一种大降压变比谐波电流注入型三相功率因数校正电路的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种大降压变比谐波电流注入型三相功率因数校正电路。
【背景技术】
[0002] 电力电子装置中的不可控整流或相控整流会在网侧产生大量的谐波电流，导致电 源系统利用率低、损耗大、影响用电设备的正常工作甚至危及整个电网的稳定运行，谐波治 理越来越得到学术界和各国政府的重视，已出台了许多谐波限制标准来规范用电设备的谐 波含量。如IEC61000-3-2，GB17625.1等标准，明确规定电子设备的谐波电流限值，只有满足 规范要求的电子设备才允许上市。
[0003] 5千瓦以上功率用电设备通常采用三相供电的大功率用电设备，产生的谐波污染 大，功率因数校正(PFC)技术却没有得到普遍的应用，主要源于三相PFC技术的发展不够成 熟，实际应用中系统结构和控制复杂，实现困难。最常见的三相PFC电路结构为PWM整流器， 可分为两大类：电压型PWM整流器和电流型PWM整流器。前者为升压型结构，输出电压大于三 相输入线电压的峰值，对于国内U11=380V(欧洲400V)工业用电，输出直流电压一般达到700 ~800V;北美地区的480V(或600V)动力供电，输出电压更高。电流型P丽整流器为降压型结 构，输出电压
^适用于低压输出的应用场合。近些年出现了一类谐波电流注入 型三相PFC电路，如SWISS整流器为其中一种降压结构，但谐波电流注入网络容易出现相间 短路风险，且在较低电压输出时，占空比过小，不利于系统效率的优化。
【发明内容】
[0004] 有鉴于此，本发明的目的在于提供一种大降压变比谐波电流注入型三相功率因数 校正电路，拓宽占空比，在较大降压变比条件下实现三相PFC。
[0005] 为实现上述目的，本发明采用如下技术方案:一种大降压变比谐波电流注入型三 相功率因数校正电路，其特征在于：包括三相交流输入电源Uin、三相整流桥DBl、功率 MOSFET管S1、功率MOSFET管S2、谐波电流注入网络、开关电感网络、输出滤波电容Cf及负载 RL;所述谐波电流注入网络包括二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4、二极管D5、二极 管D6、二极管D9、二极管D10、二极管D11、二极管D12、二极管D13、二极管D14、功率MOSFET管 Sy 1、功率MOSFET管Sy2及功率MOSFET管Sy3，所述开关电感网络包括二极管D7、二极管D8、电 感Ll及电感L2;所述三相交流输入电源Uin的三个输入相电压分别与三相整流桥DBl的三个 输入端连接，所述三相交流输入电源Uin的三个输入相电压还分别与二极管D9的阴极和二 极管D10的阳极、二极管D11的阴极和二极管Dl 2的阳极、二极管D13的阴极和二极管D14的阳 极连接;所述三相整流桥DB 1的正输出端与功率MOSFET管S1的漏极连接，所述三相整流桥 DBl的负输出端与功率MOSFET管S2的源极连接;所述功率MOSFET管Sl的源极与二极管Dl的 阴极、二极管D3的阴极、二极管D5的阴极、二极管D7的阴极及电感Ll的一端连接;二极管Dl 的阳极与二极管D9的阳极及功率MOSFET管Sy 1的源极连接，二极管D3的阳极与二极管Dl 1的 阳极及功率MOSFET管Sy 2的源极连接，二极管D5的阳极与二极管D13的阳极及功率MOSFET管 Sy3的源极连接;所述功率MOSFET管S2的漏极与二极管D2的阳极、二极管D4的阳极、二极管 D6的阳极、二极管D8的阳极及电感L2的一端连接；二极管D2的阴极与二极管DlO的阴极及 MOSFET管Sy 1的漏极连接，二极管D4的阴极与二极管D12的阴极及MOSFET管Sy2的漏极连接， 二极管D6的阴极与二极管D14的阴极及MOSFET管Sy3的漏极连接;所述电感Ll的另一端与电 感D8的阴极、输出滤波电容Cf的正极及负载RL的一端连接;所述电感L2的另一端与电感D7 的阳极、输出滤波电容Cf的负极及负载RL的另一端连接。
[0006] 进一步的，所述功率MOSFET管Sl、功率MOSFET管S2、功率MOSFET管Syl、功率MOSFET 管Sy2及功率MOSFET管Sy3或为IGBT功率开关管。
[0007] 进一步的，所述二极管Dl、二极管D2、二极管D3、二极管D4、二极管D5、二极管D6、二 极管D7及二极管D8是快恢复功率二极管。
[0008] 进一步的，所述电感Ll及电感L2的工作模式为电感电流连续CCM、电感电流断续 DCM或电感电流临界BCM。
[0009] 进一步的，所述输出滤波电容Cf为储能电解电容。
[0010] 本发明与现有技术相比具有以下有益效果： 1、 本发明的三开关的谐波电流注入网络可以有效降低输入电源相间短路的风险； 2、 本发明可以实现在占空比相同的情况下，使得输出电压更低，实现大降压变比工作； 3、 本发明的能量全部一次传递，开关管电压应力小，电感并联续流放电，导通损耗小， 有利于效率提升； 4、 本发明无需复杂的矢量控制，只要采用DC/DC PffM控制技术，就可以实现三相输入电 流正化弦，易于实现。
【附图说明】
[0011]图1是本发明的具体实施电路图。
[0012] 图2是本发明的谐波电流注入网络的开关管的驱动信号与三相输入电源的时序 图。
[0013] 图3是本发明在稳态工作时的电压电流波形图。
[0014]图4是本发明在区间①工作时的等效电路图。
[0015]图5是图4的简化电路图。
[0016]图6a是本发明在区间①工作时阶段1的电流通路图。
[0017 ]图6b是本发明在区间①工作时阶段2的电流通路图。
[0018] 图6c是本发明在区间①工作时阶段3的电流通路图。
[0019] 图6d是本发明在区间①工作时阶段4的电流通路图。
【具体实施方式】
[0020]下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。
[0021]请参照图1，本实施例提供一种大降压变比谐波电流注入型三相功率因数校正电 路，其特征在于:包括三相交流输入电源Uin、三相整流桥DBl、功率MOSFET管Sl、功率MOSFET 管S2、谐波电流注入网络、开关电感网络、输出滤波电容Cf及负载RL;所述谐波电流注入网 络包括二极管Dl、二极管D2、二极管D3、二极管D4、二极管D5、二极管D6、二极管D9、二极管 D10、二极管D11、二极管D12、二极管D13、二极管D14、功率MOSFET管Syl、功率MOSFET管Sy2及 功率MOSFET管Sy3,所述开关电感网络包括二极管D7、二极管D8、电感Ll及电感L2;所述三相 交流输入电源Uin的三个输入相电压分别与三相整流桥DBl的三个输入端连接，所述三相交 流输入电源Uin的三个输入相电压还分别与二极管D9的阴极和二极管DlO的阳极、二极管 Dl 1的阴极和二极管D12的阳极、二极管D13的阴极和二极管D14的阳极连接;所述三相整流 桥DB 1的正输出端与功率MOSFET管S1的漏极连接，所述三相整流桥DB 1的负输出端与功率 MOSFET管S2的源极连接;所述功率MOSFET管Sl的源极与二极管Dl的阴极、二极管D3的阴极、 二极管D5的阴极、二极管D7的阴极及电感Ll的一端连接;二极管Dl的阳极与二极管D9的阳 极及功率MOSFET管Sy 1的源极连接，二极管D3的阳极与二极管Dl 1的阳极及功率MOSFET管 Sy2的源极连接，二极管D5的阳极与二极管D13的阳极及功率MOSFET管Sy3的源极连接;所述 功率MOSFET管S2的漏极与二极管D2的阳极、二极管D4的阳极、二极管D6的阳极、二极管D8的 阳极及电感L2的一端连接；二极管D2的阴极与二极管DlO的阴极及MOSFET管Syl的漏极连 接，二极管D4的阴极与二极管D12的阴极及MOSFET管Sy2的漏极连接，二极管D6的阴极与二 极管D14的阴极及MOSFET管Sy3的漏极连接;所述电感Ll的另一端与电感D8的阴极、输出滤 波电容Cf的正极及负载RL的一端连接;所述电感L2的另一端与电感D7的阳极、输出滤波电 容Cf的负极及负载RL的另一端连接。
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