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专利号: 2019112838402
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.基于三管五电平拓扑的单相功率因数校正电路,包括电感L,开关管Q1、Q2、Q3,二极管D1~D11,电容C1,电容C2;其特征在于: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Q2漏极分别连接二极管D3阴极、二极管D9阴极、开关管Q1源极;

开关管Q2源极分别连接二极管D4阳极、二极管D10阳极、开关管Q3漏极;

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,其连接节点构成端点n;

电容C2另一端连接二极管D8阳极,其连接节点构成端点m;

开关管Q1漏极分别连接二极管D1阴极、二极管D7阳极;开关管Q1漏极与二极管D1、D7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D8阴极,开关管Q3源极与二极管D2、D8的连接节点构成端点d;

开关管Q1反并联二极管D5,开关管Q2反并联二极管D11,开关管Q3反并联二极管D6;

电容C1一端、电容C2另一端分别连接负载RL两端。

2.根据权利要求1所述基于三管五电平拓扑的单相功率因数校正电路,其特征在于:所述端点a、端点c、端点d、端点n构成对称四端口。

3.根据权利要求1所述基于三管五电平拓扑的单相功率因数校正电路,其特征在于:所述开关管Q1、Q2、Q3为全控型器件,采用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所述基于三管五电平拓扑的单相功率因数校正电路,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任意所述基于三管五电平拓扑的单相功率因数校正电路,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AC的正半周,开关管Q2、Q3导通,电流经过电感L,开关管Q2、Q3,最后经过二极管D2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AC的正半周,开关管Q2导通,电流经过电感L,二极管D3、D10、D8、D2以及电容C2,此过程中,交流电源AC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AC的正半周,电流经过电感L,二极管D3、D5、D7、D8、D2以及电容,此过程中,交流电源AC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AC的负半周,开关管Q1、Q2导通,电流经过二极管D1、D4,开关管Q1、Q2,最后经过电感L回到交流电源AC,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AC的负半周,开关管Q2导通,电流经过二极管D1、D8、D4、D7、D8、D9以及分裂电容C1,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AC的负半周,电流经过二极管D1、D4、D7、D8、D6以及电容C1、C2,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C1、C2供电,电容C1、C2充电。

6.根据权利要求5所述基于三管五电平拓扑的单相功率因数校正电路,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.如权利要求1~4任意所述基于三管五电平拓扑的单相功率因数校正电路,其特征在于,采用PI双闭环方式进行控制,其中:

外环采用电压控制环,用于直流侧电压稳定控制,其输出结果作为电流内环的参考给定量;

内环采用电流控制环,用于实现单位功率因数校正以及减小谐波含量;

PI双闭环控制,实现输入侧电流正弦化及相位与电源电压同相位、直流电压稳定。