三相功率因数校正电能变换装置

摘要

本发明公开一种三相功率因数校正电能变换装置，用一个辅助电感和与之对应的主续流二极管串联来减少反向恢复电流，当开关管关断后，由于辅助电感储存的反向恢复能量的作用，能有效的使续流电流转移到主续流二极管上。上述能量最终转移到输出，减少了能量损耗，从而提高了整个电路的效率；并且还在主电感上通过增加中心抽头或是副边绕组来增加电流转移能量，当开关管关断后，增加的电流转移能量与辅助电感储存的反向恢复能量共同作用，能有效的使续流电流全部转移到主续流二极管上。上述两部分能量最终都转移到输出，理想情况下没有能量损耗，从而进一步提高了整个电路的效率。

主权项

1、一种三相功率因数校正电能变换装置，包括第一至三电压输入端(Va、Vb、Vc)、第一至三主电感(La1、Lb1、Lc1)、第一至三正向续流二极管(D1、D2、D3)、第一至三反向续流二极管(D4、D5、D6)和第一至三双向功率管(S1、S2、S3)，构成三相三电平PFC电路；所述PFC电路的第一相结构为：所述第一主电感(La1)一端与第一电压输入端(Va)相连，另一端与第一双向功率管(S1)连接于第一正向续流二极管(D1)的阳极与第一反向续流二极管(D4)的阴极的串联结点，所述第一正向续流二极管(D1)阴极接于输出电压正端(P)，所述第一反向续流二极管(D4)阳极接于输出电压负端(N)；所述PFC电路的第二相结构为：所述第二主电感(Lb1)一端与第二电压输入端(Vb)相连，另一端与第二双向功率管(S2)连接于第二正向续流二极管(D2)的阳极与第二反向续流二极管(D5)的阴极的串联结点，所述第二正向续流二极管(D2)阴极接于输出电压正端(P)，所述第二反向续流二极管(D5)阳极接于输出电压负端(N)；所述PFC电路的第三相结构为：所述第三主电感(Lc1)一端与第三电压输入端(Vc)相连，另一端与第三双向功率管(S3)连接于第三正向续流三极管(D3)的阳极与第三反向续流二极管(D6)的阴极的串联结点，所述第三正向续流二极管(D3)阴极接于输出电压正端(P)，所述第三反向续流二极管(D6)阳极接于输出电压负端(N)；其特征是：在第一相中还包括第一辅助电感(Lsa)、第一至二正向辅助二极管(D11、D12)、第一至二反向辅助二极管(D41、D42)、第一辅助电容(C1)、第四辅助电容(C4)和与第一主电感(La1)耦合的第一耦合电感(La2)，构成第一相的正向支路和反向支路；由上述元件构成的第一相正向支路结构如下：所述第一辅助电感(Lsa)、第一耦合电感(La2)、与第一正向续流二极管(D1)的阳极顺次串联形成第一相第一串联支路，同向串联的第一、二正向辅助二极管(D11、D12)形成第一相第二串联支路，上述第一相第一串联支路的第一正向续流二极管(D1)和第一相第二串联支路的第一正向辅助二极管(D11)共阴极接于输出电压正端(P)，所述第一耦合电感(La2)与第一主电感(La1)的第一电压输入端(Va)相异名的端、与第一辅助电容(C1)的一端、以及第一正向续流二极管(D1)的阳极相连接；所述第一辅助电容(C1)的另一端连接在第一、二正向辅助二极管(D11、D12)串联结点；由上述元件构成的第一相反向支路结构如下：第一辅助电感(Lsa)、所述第一耦合电感(La2)与第一反向续流二极管(D4)的阴极顺次串联形成第一相第三串联支路，同向串联的第一、二反向辅助二极管(D41、D42)形成第一相第四串联支路，上述第一相第三串联支路的第一反向续流二极管(D4)和第一相第四串联支路的第一反向辅助二极管(D41)共阳极接于输出电压负端(N)，所述第一耦合电感(La2)与第一主电感(La1)的第一电压输入端(Va)相异名的端、与第四辅助电容(C4)的一端、以及第一反向续流二极管(D4)的阴极相连接；所述第四辅助电容(C4)的另一端连接在第一、二反向辅助二极管(D41、D42)串联结点；所述第一耦合电感(La2)与第一主电感(La1)的第一电压输入端(Va)相同名的端与第一辅助电感(Lsa)的一端相连，所述第一辅助电感(Lsa)的另一端与第一双向功率管(S1)连接于第一相第二串联支路和第一相第四串联支路的串联结点；在第二相中还包括第二辅助电感(Lsb)、第三至四正向辅助二极管(D21、D22)、第三至四反向辅助二极管(D51、D52)、第二辅助电容(C2)、第五辅助电容(C5)和与第二主电感(Lb1)耦合的第二耦合电感(Lb2)，构成第二相的正向支路和反向支路；由上述元件构成的第二相正向支路结构如下：所述第二辅助电感(Lsb)、第二耦合电感(Lb2)与第二正向续流二极管(D2)的阳极顺次串联形成第二相第一串联支路，同向串联的第三、四正向辅助二极管(D21、D22)形成第二相第二串联支路，上述第二相第一串联支路的第二正向续流二极管(D2)和第二相第二串联支路的第三正向辅助二极管(D51)共阴极接于输出电压正端(P)，所述第二耦合电感(Lb2)与第二主电感(Lb1)的第二电压输入端(Vb)相异名的端、与第二辅助电容(C2)的一端、以及第二正向续流二极管(D2)的阳极相连接；所述第二辅助电容(C2)的另一端连接在第三、四正向辅助二极管(D21、D22)串联结点；由上述元件构成的第二相反向支路结构如下：所述第二辅助电感(Lsb)、第二耦合电感(Lb2)、与第二反向续流二极管(D5)的阴极顺次串联形成第二相第三串联支路，同向串联的第三、四反向辅助二极管(D51、D52)形成第二相第四串联支路，上述第二相第三串联支路的第二反向续流二极管(D5)和第二相第四串联支路的第三反向辅助二极管(D51)共阳极接于输出电压负端(N)，所述第二耦合电感(Lb2)与第二主电感(Lb1)的第二电压输入端(Vb)相异名的端、与第五辅助电容(C5)的一端、以及第二反向续流二极管(D5)的阴极相连接；所述第五辅助电容(C5)的另一端连接在第三、四反向辅助二极管(D51、D52)串联结点；所述第二耦合电感(Lb2)与第二主电感(Lb1)的第二电压输入端(Vb)相同名的端与第二辅助电感(Lsb)的一端相连，所述第二辅助电感(Lsb)的另一端与第二双向功率管(S2)连接于第二相第二串联支路和第二相第四串联支路的串联结点；在第三相中还包括第三辅助电感(Lsc)、第五至六正向辅助二极管(D31、D32)、第五至六反向辅助二极管(D61、D62)、第三辅助电容(C3)、第六辅助电容(C6)和与第三主电感(Lc1)耦合的第三耦合电感(Lc2)，构成第三相的正向支路和反向支路；由上述元件构成的第三相正向支路结构如下：所述第三辅助电感(Lsc)、第三耦合电感(Lc2)与第三正向续流二极管(D3)的阳极顺次串联形成第三相第一串联支路，同向串联的第五、六正向辅助二极管(D31、D32)形成第三相第二串联支路，上述第三相第一串联支路的第三正向续流二极管(D3)和第三相第二串联支路的第五正向辅助二极管(D31)共阴极接于输出电压正端(P)，所述第三耦合电感(Lc2)与第三主电感(Lc1)的第三电压输入端(Vc)相异名的端、与第三辅助电容(C3)的一端、以及第三正向续流二极管(D3)的阳极相连接；所述第三辅助电容(C3)的另一端连接在第五、六正向辅助二极管(D31、D32)串联结点；由上述元件构成的第三相反向支路结构如下：所述第三辅助电感(Lsc)、第三耦合电感(Lc2)、与第三反向续流二极管(D6)的阴极顺次串联形成第三相第三串联支路，同向串联的第五、六反向辅助二极管(D61、D62)形成第三相第四串联支路，上述第三相第三串联支路的第三反向续流二极管(D6)和第三相第四串联支路的第五反向辅助二极管(D61)共阳极接于输出电压负端(N)，所述第三耦合电感(Lc2)与第三主电感(Lc1)的第三电压输入端(Vc)相异名的端、与第六辅助电容(C6)的一端、以及第三反向续流二极管(D6)的阴极相连接；所述第六辅助电容(C6)的另一端连接在第五、六反向辅助二极管(D61、D62)串联结点；所述第三耦合电感(Lc2)与第三主电感(Lc1)的第三电压输入端(Vc)相同名的端与第三辅助电感(Lsc)的一端相连，所述第三辅助电感(Lsc)的另一端与第三双向功率管(S3)连接于第三相第二串联支路和第三相第四串联支路的串联结点。