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专利号: 202110121220X
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
联系人

摘要:

权利要求书:

1.一种混合桥臂单相三电平功率因数校正电路,其特征在于包括:开关管S1、S2、S3、S4,二极管D1~D6,电感L1、L2,电容C1、C2;

开关管S1漏极分别连接二极管D1阳极、电感L1一端,其连接节点形成节点a;

二极管D2阴极分别连接开关管S2源极、电感L2一端,其连接节点形成节点b;

电感L1另一端、电感L2另一端均连接交流电源ug一侧;

交流电源ug另一侧分别连接二极管D5阳极、二极管D6阴极,其连接节点形成节点N;

二极管D1阴极分别连接开关管S2漏极、二极管D3阴极、电容C1一端,其连接节点形成节点p;

开关管S1源极分别连接二极管D2阳极、二极管D4阳极、电容C2另一端,其连接节点形成节点m;

电容C1另一端分别连接开关管S3源极、开关管S4漏极、电容C2一端,其连接节点形成节点n;

开关管S3漏极分别连接二极管D3阳极、二极管D5阴极;

开关管S4源极分别连接二极管D4阴极、二极管D6阳极;

负载RL两端分别连接电容C1一端、电容C2另一端。

2.根据权利要求1所述一种混合桥臂单相三电平功率因数校正电路,其特征在于:该功率因数校正电路中,二极管D1、开关管S1、电感L1与二极管D2、开关管S2,电感L2分别构成两个伪图腾柱桥臂。

3.根据权利要求1所述一种混合桥臂单相三电平功率因数校正电路,其特征在于:该功率因数校正电路中,开关管S3、S4组成的钳位支路,以及串联电容C1、C2组成的直流母线结构。

4.根据权利要求1所述一种混合桥臂单相三电平功率因数校正电路,其特征在于:该功率因数校正电路中,混合桥臂由二极管D3、D4、D5、D6组成的二极管桥臂和伪图腾柱桥臂构成。

5.根据权利要求1所述一种混合桥臂单相三电平功率因数校正电路,其特征在于:所述电容C1、C2为串联分裂电容,每个电容承受直流母线电压Udc的一半,实现三电平中的±

0.5Udc电平。

6.根据权利要求1所述一种混合桥臂单相三电平功率因数校正电路,其特征在于:所述开关管S1、S2、S3、S4为绝缘栅型双极晶体管IGBT、或者电力场效应管MOSFET。

7.根据权利要求1或6所述一种混合桥臂单相三电平功率因数校正电路,其特征在于:所述开关管S1、S2、S3、S4均反向并联了二极管。

8.根据权利要求1‑6所述任意一种混合桥臂单相三电平功率因数校正电路,其特征在于:

包括以下6种工作模式:

(1)工作模式一:电路工作在电网电压正半周期,电网电压ug>0V,电压UaN=0V;该模态下开关管S1导通,二极管D4、D6导通,其余半导体器件均关断;电网电流ig流经电感L1、开关管S1、二极管D4、D6;交流电源ug对电感L1充电,电感L1储能,其电流iL1线性增加;同时,电容C1、C2放电对负载RL供电;开关管S4漏极‑源极电压Uds=0.5Udc;

(2)工作模式二:电路工作在电网电压正半周期,电网电压ug>0V,UaN=0.5Udc;该模态下开关管S4导通、S2体二极管导通,二极管D1、D6导通,其余半导体器件均关断;电网电流ig分别流经电感L1、L2、二极管D1、开关管S2体二极管,合流通过电容C1、开关管S4、二极管D6;此时,电感L1、L2放电对电容C1充电,电容C2对负载RL供电;当电网电压ug>0.5Udc时,电感L1、L2充电,其电流iL1、iL2增大;当电网电压ug

(3)工作模式三:电路工作在电网电压正半周期,电网电压ug>0V,UaN=Udc;该模态下开关管S2体二极管导通,二极管D1、D4、D6导通,其余半导体器件均关断;电网电流ig分别流经电感L1、L2、二极管D1、开关管S2体二极管,合流通过电容C1、C2、负载RL、二极管D4、D6;交流电源对电容C1、C2充电以及对负载RL供电;此时,电感L1、L2放电,其电流iL1、iL2减小;开关管S1漏极‑源极电压Uds=Udc,开关管S4漏极‑源极电压Uds=0.5Udc;

(4)工作模式四:电路工作在电网电压负半周期,电网电压ug<0V,UbN=0V;该模态下开关管S2导通,二极管D3、D5导通,其余半导体器件均关断;此时,电网电流ig流经二极管D5、D3、开关管S2、电感L2;交流电源ug对电感L2充电,电感L2储能,其电流iL2线性增加;同时,电容C1、C2与负载RL形成回路,并对负载RL供电;开关管S3漏极‑源极电压Uds=0.5Udc;

(5)工作模式五:电路工作在电网电压负半周期,电网电压ug<0V,UbN=‑0.5Udc;电网电流ig流经二极管D5、开关管S3、电容C2,分别于S1体二极管、二极管D2流经电感L1、L2;此时,电感L1、L2放电对电容C2充电,电容C1对负载RL供电;当电网电压幅值︱ug︱>0.5Udc时,电感L2充电,其电流iL2增大;当电网电压幅值︱ug︱<0.5Udc时,电感L2放电,其电流iL2减小;开关管S2漏极‑源极电压Uds=Udc;

(6)工作模式六:电路工作在电网电压负半周期,电网电压ug<0,UbN=‑Udc;该模态下开关管S1体二极管导通,二极管D2、D3、D5导通,其余半导体器件均关断;电网电流ig流经二极管D5、D3、电容C1、C2、负载RL,合流后分别通过二极管D2、开关管S1体二极管、电感L1、L2;交流电源对电容C1、C2充电以及对负载RL供电;此时,电感L1、L2放电,其电流iL1、iL2减小;开关管S1漏极‑源极电压Uds=Udc,开关管S4漏极‑源极电压Uds=0.5Udc。