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专利号: 2019108715077
申请人: 三峡大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-10-10
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.基于非对称四端口的单相三电平功率因数校正整流器,其特征在于包括:包括交流电源AC,电感L,开关管Q1、Q2、Q3、Q4,二极管D1、D2、D7、D8、D9、D10,电容Cdc1、Cdc2;

交流电源AC一侧分别连接二极管D1阳极、二极管D2阴极,其连接节点构成端点b;

交流电源AC另一侧连接电感L一端,电感L另一端分别连接开关管Q3源极、开关管Q4漏极,其连接节点构成端点a;

开关管Q3漏极分别连接二极管D1阴极、二极管D8阳极,其连接节点构成端点c;

开关管Q4源极分别连接二极管D2阳极、二极管D7阴极,其连接节点构成端点d;

二极管D8阴极连接电容Cdc1一端,其连接节点构成端点p;

电容Cdc1另一端连接电容Cdc2一端,其连接节点构成端点n;

电容Cdc2另一端连接二极管D7阳极,其连接节点构成端点m;

开关管Q1的源极连接二极管D10阳极,开关管Q1的漏极连接端点c;

开关管Q2的漏极连接二极管D9阴极,开关管Q2的源极连接端点d;

二极管D10阴极连接二极管D9阳极,其连接节点连接端点n;

开关管Q1、Q2、Q3、Q4分别反并联二极管D5、D6、D3、D4。

2.根据权利要求1所述基于非对称四端口的单相三电平功率因数校正整流器,其特征在于:所述端点a、端点c、端点d、端点n构成对称四端口。

3.根据权利要求1所述基于非对称四端口的单相三电平功率因数校正整流器,其特征在于:所述开关管Q1、Q2、Q3、Q4为IGBT或者功率MOSFET。

4.根据权利要求1所述基于非对称四端口的单相三电平功率因数校正整流器,其特征在于:所述电容Cdc1、Cdc2为分裂电容。

5.根据权利要求1所述基于非对称四端口的单相三电平功率因数校正整流器,其特征在于:包括以下开关模式:开关模式一,此时为交流电源AC的正半周,开关管Q4导通,电流经过电感L,开关管Q4,最后经过二极管D2流回,此过程中,电感L储能,负载RL由电容Cdc1、Cdc2供电;

开关模式二,此时为交流电源AC的正半周,开关管Q1导通,电流经过电感L,二极管D3、D7、D10以及电容Cdc2,此过程中,交流电源AC和电感L同时给电容Cdc2充电,负载RL供电由电容Cdc1提供,开关模式一到开关模式二的转换过程是一个Boost升压过程;

开关模式三,此时为交流电源AC的正半周,电流经过电感L,二极管D2、D3、D7、D8,以及电容Cdc1、Cdc2,此过程中,交流电源AC和电感L同时给负载RL和电容Cdc1、Cdc2供电,电容Cdc1、Cdc2充电;

开关模式四,此时为交流电源AC的负半周,开关管Q3导通,电流经过D1,开关管Q3,最后经过电感L流回交流电源AC,此过程中,电感L储能,负载RL由电容Cdc1、Cdc2供电;

开关模式五,此时为交流电源AC的负半周,开关管Q2导通,电流经过二极管D1、D4、D8、D9,及电容Cdc1,最后流过电感L回到交流电源AC,此过程中,交流电源AC和电感L同时给电容Cdc1充电,负载RL供电由交流电源AC提供,开关模式四到开关模式五的转换过程是一个Boost升压过程;

开关模式六,此时为交流电源AC的负半周,电流经过二极管D1、D4、D7、D8,以及电容Cdc1、Cdc2,经过电感L回到交流电源AC,此过程中,交流电源AC和电感L同时给负载RL和电容Cdc1、Cdc2供电,电容Cdc1、Cdc2充电。

6.根据权利要求5所述基于非对称四端口的单相三电平功率因数校正整流器,其特征在于:该整流器的本质安全型在于,使用二极管D7、D8进行如下电路保护:其一,体现在电路拓扑中二极管D7和二极管D8两个二极管保证功率的单向流通,保证电容Cdc1、Cdc2的电流只会向负载流动,而不会使其倒灌回流;

其二,在主控开关管短路或断开时,它可以很好地起到保护;

其三,模态切换过程中作为Boost电压钳位二极管;

其四,在开关模式一、开关模式四时,电感L储能过程中,电压低于电容Cdc1、Cdc2电压时起到电压钳位作用。

7.如权利要求1-6所述任意一种整流器的控制系统,其特征在于:包括锁相环单元,三角波脉冲发生单元,比较单元,模态选择单元;

所述锁相环单元,用于测量输入侧两端的电压相位信息,作为模态切换依据,另一方面作为正弦调制波;

所述三角波脉冲发生单元,用于产生相应的四路载波信号;

所述比较单元,用于产生三种电平,作为后级控制中开关模式选择提供依据;

所述模态选择单元,通过比较单元产生的不同电平信号对应不同开关模态,每种开关模态对应一组四开关的0/1开关量,在每组开关模态切换过程中完成状态变换,以使其完成三电平功率因数矫正。