三電平功率因數校正電路的製作方法

2023-06-17 06:48:06 3

專利名稱：三電平功率因數校正電路的製作方法
技術領域：
本發明涉及基本電子電路領域，特別涉及一種三電平功率因數校正電路。
技術背景現有的三電平功率因數校正(PFC)電路也稱為Vienna變換器，其一種 拓樸如圖1所示，A、 B、 C是三相交流電壓輸入，VDC+、 VDC-是高壓直流輸出， 該電路中採樣電路和控制電路的地稱為控制地(GND ),該電路兩輸出電容Cl 、 電容C2連接的中點稱為中點(Midpoint )。 一般的，控制電路(包括採樣電 路、控制P麗發波的電路等)的地取在中點，這樣可以很方便地採樣到直流 輸出電壓Vp、 Vn，其中Vp為VDC+與中點之間的電壓，而Vn為VDC-與中點之 間的電壓。 一些三電平功率因數校正電路採用分壓電阻實現直流輸出電壓的 採樣。但是，我們發現中點是與開關管Q3、 Q4連接的，隨著開關管Q3、 Q4的 開關動作，中點是個帶有高頻擾動噪聲的點。控制地與中點連接在一起，那 麼高頻噪聲就很可能會從中點串到控制地上去，對控制電路主要是採樣放大 電路產生幹擾。以往的電源模塊體積做得比較大，在布板時，把主功率電路 與採樣電路分開很遠，上述幹擾影響比較小，這個問題沒有被發現或者被忽 視了。但是隨著現在電源模塊體積做得越來越小，布板時主功率電路與採樣 電路一般都要非常靠近，採樣電路就會被串入很大的幹擾信號，由於採樣被 幹擾，對控制產生了很大的影響，使電源模塊工作不正常，輸入電流可能產 生很大的諧波，輸出母線直流電壓容易失控導致炸機。另外，還可能導致三 相輸入電流波形嚴重畸變，諧波非常大的問題。發明內容本發明目的在於克服上述現有技術存在的問題，提供一種三電平功率因 數校正電路，保護採樣電路不被幹擾。本發明提供的三電平功率因數校正電路，控制地與中點之間斷開，控制 地懸浮。優選地，該三電平功率因數校正電路還包括電容，該電容串接在控制地與大地之間；優選地，該三電平功率因數校正電路還包括差分採樣電路， 差分採樣電路接收三電平功率因數校正電路的輸出電壓和中點電壓，輸出採 樣電壓；該三電平功率因數校正電路還包括電阻，該電阻串接在控制地與大 地之間；上述電阻串接在所述電容與大地之間，或串接在所述電容與控制地 之間。本發明提供的三電平功率因數校正電路解決了現有技術存在的問題，保 護採樣電路不被幹擾，排除了輸出母線直流電壓失控導致模塊炸機的隱患， 保證三相輸入電流波形不發生嚴重畸變；本發明易於實現，成本低廉，性能 穩定，利於推廣。


圖l是本發明現有三電平功率因數校正電路的電路圖；圖2是本發明第一實施例提供的三電平功率因數校正電路的電路圖；圖3是本發明第一實施例的電壓採樣示意圖；圖4是本發明第二實施例提供的三電平功率因數校正電路的電路圖；圖5是本發明第三實施例提供的三電平功率因數校正電路的電路圖；圖6是本發明第四實施例提供的三電平功率因數校正電路的電路圖；圖7是本發明第五實施例提供的三電平功率因數校正電路的電路圖。本發明目的、功能及優點將結合實施例，參照附圖做進一步說明。
具體實施方式
參照圖2，示出本發明第一實施例提供的三電平功率因數校正電路的電路圖。本實施例示出 一種三電平功率因數^^吏正電路，其中採樣電路和控制電路 的地稱為控制地(GND)，該電路兩輸出電容C1、電容C2連接的中點稱為中點 (Midpoint )。本實施例中的控制地GND與中點之間斷開，控制地懸浮。懸浮即控制地不取在三電平功率因數校正電路的主功率電路中的任一點，而是懸浮著。該三電平功率因數校正電路通過差分採樣電路採得C1、 C2上的電壓Vp和 Vn,如圖3所示，差分採樣電路的VDC+、 VDC-端分別與本實施例三電平功率因 數校正電路的VDC+、 VDC-端相連，差分採樣電路的中點(Midpoint )端與本 實施例三電平功率因數校正電路的中點(Midpoint)端相連。差分採樣電路 接收三電平功率因數校正電路的輸出電壓和中點電壓，輸出採樣電壓。本實施例方案使控制地處在懸浮態，解決了現有三電平功率因數校正電 路的主功率電路對控制電路的幹擾問題，輸入電流的諧波大幅減小，電源模 塊能夠正常工作；排除了輸出母線直流電壓失控導致衝莫塊炸機的隱患。另夕卜， 採用這種方案還有一個好處如圖l所示的現有三電平功率因數校正電路中， 控制地取在中點上，輸入交流電壓採樣採得的電壓是疊加了 一個三次諧波的， 所以對採出的信號Va、 Vb、 Vc還需要做一些處理才能得到交流電壓。而本實 施例把控制地與中點斷開，採得的電壓Va、 Vb、 Vc就是正弦電壓，省去了做 處理的環節，進一步簡化了電路，節省成本。上述第一實施例中使控制地懸浮雖然解決了現有技術存在的問題，但存在 缺陷。控制地完全懸浮容易受幹擾，容易產生較大的諧波。為進一步改善三 電平功率因數校正電路性能，本發明提出第二實施例。如圖4所示一種三電平功率因數校正電路，其中控制地與中點之間斷開， 控制地懸浮，控制地與大地(PE)之間接Y電容C3。本實施例在第一實施例基礎上加入電容C3，電容C3連接在中點與大地PE 之間，使控制地更加穩定，進一步優化電路，諧波進一步減小。本實施例中 控制地與大地PE之間的電壓很低，符合相關安全規範。在上述第二實施例的基礎上提出第三實施例，如圖5所示三電平功率因數 校正電路，控制地與中點之間斷開，控制地點懸浮，控制地依次串接Y電容 C3和電阻R之後連接到大地PE。另夕卜，還提出第四實施例，如圖6所示的三電平功率因數校正電路，控制 地與中點之間斷開，控制地點懸浮，控制地依次串接電阻R和Y電容C3之後 連接到大地PE。電阻R和電容C3的串接次序可以互相調換，還可以採用其他 等效變換電路。本發明適用於多種三電平功率因數校正電路，適用於母線帶中點正負輸出 的電路變形拓樸。此處提出第五實施例，如圖7所示，三電平功率因數校正 電路，其中控制地與中點之間斷開，控制地懸浮，控制地與大地PE之間接Y電容C3。上述各實施例的三電平功率因數校正電路中，開關管Q1、開關管Q2、開 關管Q3、開關管Q4、開關管Q5和開關管Q6可以是內部帶反並聯二極體的 M0SFET或IGBT開關器件，也可以是MOSFET、 IGBT開關管外加反並聯二極體。以上所述僅為本發明的優選實施例，並非因此限制本發明的專利範圍，凡 是利用本發明說明書及附圖內容所作的等效結構或等效流程變換，或直接或 間接運用在其他相關的技術領域，均同理包括在本發明的專利保護範圍內。
權利要求
1. 一種三電平功率因數校正電路，其特徵在於，控制地與中點之間斷開，控制地懸浮。
2. 根據權利要求l所述的三電平功率因數校正電路，其特徵在於，還包 括電容，所述電容串接在所述控制地與大地之間。
3. 根據權利要求l所述的三電平功率因數校正電路，其特徵在於，還包 括差分採樣電路，所述差分採樣電路接收所述三電平功率因數校正電路的輸 出電壓和所述中點電壓，輸出採樣電壓。
4. 根據權利要求2所述的三電平功率因數校正電路，其特徵在於，還包 括電阻，所述電阻串接在所述控制地與大地之間。
5. 根據權利要求4所述的三電平功率因數校正電路，其特徵在於，所述 電阻串接在所述電容與大地之間。
6. 根據權利要求4所述的三電平功率因數校正電路，其特徵在於，所述 電阻串接在所述電容與控制地之間。
全文摘要
本發明提供一種三電平功率因數校正電路，控制地與中點之間斷開，控制地懸浮；優選地，該三電平功率因數校正電路還包括電容，該電容串接在控制地與大地之間；本發明提供的三電平功率因數校正電路解決了現有技術存在的問題，保護採樣電路不被幹擾，排除了輸出母線直流電壓失控導致模塊炸機的隱患，保證三相輸入電流波形不發生嚴重畸變；本發明易於實現，成本低廉，性能穩定，利於推廣。
文檔編號H02M1/14GK101242135SQ20071000045
公開日2008年8月13日 申請日期2007年2月7日 優先權日2007年2月7日
發明者鍾宇明 申請人:艾默生網絡能源系統有限公司