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专利号: 2019112838370
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:2025-08-18
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.基于混合H桥的单相五电平功率因数校正电路,包括电感L,开关管Q1、Q2、Q3,二极管D1~D9,电容C1、C2;其特征在于:交流电源Vs一侧分别连接二极管D1阳极、二极管D2阴极,该连接节点构成端点b;

交流电源Vs另一侧连接电感L一端,电感L另一端分别连接二极管D3阳极、二极管D4阴极;电感L另一端与二极管D3、D4的连接节点构成端点a;

开关管Q3漏极分别连接二极管D1阴极、二极管D3阴极、二极管D7阳极、开关管Q1漏极;开关管Q3漏极与二极管D1、D3、D7、开关管Q1漏极的连接节点构成端点c;

开关管Q3源极分别连接二极管D2阳极、二极管D4阳极、二极管D8阴极、开关管Q2源极;开关管Q3源极与二极管D2、D4、D8、开关管Q2源极的连接节点构成端点d;

开关管Q2源极连接开关管Q1漏极,其连接节点构成端点n;

二极管D7阴极连接电容C1一端,其连接节点构成端点p;

电容C1另一端连接电容C2一端,连接点与端点n连接;

电容C2负极连接二极管D8阳极,其连接节点构成端点m;

开关管Q1反并联二极管D5,开关管Q2反并联二极管D6,开关管Q3反并联二极管D9;

端点p、端点m分别连接负载RL两端。

2.根据权利要求1所述基于混合H桥的单相五电平功率因数校正电路,其特征在于:所述端点a、端点c、端点d、端点n构成混合H桥网络结构四端口,混合H桥的两边桥臂分为二极管和全控器件组成。

3.根据权利要求1所述基于混合H桥的单相五电平功率因数校正电路,其特征在于:所述开关管Q1、Q2、Q3为绝缘栅型双极晶体管IGBT、集成门极换流晶闸管IGCT、或者电力场效应晶体管MOSFET。

4.根据权利要求1所述基于混合H桥的单相五电平功率因数校正电路,其特征在于:所述电容C1、C2为串联直流母线分裂电容。

5.如权利要求1-4任意一种基于混合H桥的单相五电平功率因数校正电路,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Vs的正半周,开关管Q3导通,电流经过电感L,开关管Q3,最后经过二极管D2、D3流回,此过程电感L储能,负载RL由电容C1、C2供电;

开关模式二:此时为交流电源Vs的正半周,开关管Q1导通,电流经过电感L,二极管D3、D8、D2以及电容C2,此过程中,交流电源Vs和电感L同时对电容C2充电,负载RL由电容C1电供,开关模式一、开关模式二的转换过程是一个升压过程;

开关模式三:此时为交流电源Vs的正半周,电流经过电感L,二极管D3、D7、D8、D2以及电容C1、C2,此过程中,交流电源Vs和电感L同时给负载RL和电容C1、C2供电,电容C1、C2充电;

开关模式四:此时为交流电源Vs的负半周,开关管Q3导通,电流经过二极管D1、D4,开关管Q3,最后经过电感L回到交流电源Vs,此过程中,电感L储能,负载RL由电容C1、C2供电;

开关模式五:此时为交流电源Vs的负半周,开关管Q2导通,电流经过二极管D1、D8、D4、D7、以及分裂电容C1,最后,流过电感L回到交流电源Vs,此过程中,交流电源Vs和电感L同时给电容C1充电,开关模式四到开关模式五的转换过程是一个升压过程;

开关模式六:此时为交流电源Vs的负半周,电流经过二极管D1、D4、D7、D8以及电容C1、C2,经过电感L回到交流电源Vs,此过程中,交流电源Vs和电感L同时给负载RL和电容C1、C2供电,电容C1、C2充电。

6.根据权利要求5所述基于混合H桥的单相五电平功率因数校正电路,其特征在于:使用二极管D7、D8进行如下电路保护:其一,采用两个二极管D7 D8,保证功率的单向流通,保证电容C1、C2的电流只会向负载RL流动,而不会使其倒灌回流;

其二,电路故障时,电容C1、C2可以很好地起到保护;

其三,模态切换过程中,作为升压电压钳位二极管;

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直流母线电压时,起到电压钳位作用。

7.根据权利要求1-4任意一种基于混合H桥的单相五电平功率因数校正电路,其特征在于:采用双闭环PI控制方法实现闭环系统控制,其中,电压作为控制回路的外环控制,电流作为内环控制方式;

采用电流内环控制实现电流波形的正弦化,同时电流内环的输出通过等效电路输入输出函数表达式得到一个参考电压向量,使其用作脉宽调制波的控制参量,通过对电网电压采样,采用锁相环PLL实现控制输入电压的另外一个参考量作为调制波输入。