[发明专利]一种多态功率因数校正电路和电力变换设备

说明书

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种多态功率因数校正电路和电力变换设备。

背景技术

功率因数校正(PFC,Power Factor Correction)电路广泛应用在通信电源和不间断电源(UPS，Uninterrupted Power Supply)中，它除了需要把交流电压转换为直流电压外，同时还要校正输入的功率因数，满足各种标准对输入特性的要求。三电平功率因数校正电路中的开关管的电压应力是相同母线电压下两电平功率因数校正电路的开关管的电压应力的一半，同时相同功率和开关频率下的三电平功率因数校正电路中的电感体积小于两电平功率因数校正电路中的电感体积，因此，三电平功率因数校正电路得到广泛应用。

随着高功率密度需求的不断增加，提高功率因数校正电路中的开关管的开关频率成为提高其功率密度的一个途径。然而，虽然提高开关频率可以减小无源器件电感、变压器、电容等的体积，但是，开关频率高了以后开关损耗增加，这样功率因数校正电路的效率又很难保证，最终无法同时实现高功率密度和高效率。

为了同时提高效率和功率密度，交错并联的结构被提出，但是交错并联结构存在如下问题：需要采样流过各交错并联单元的电感或者开关管的电流，进行电流的单独控制，同时需要增加均流控制器消除各交错并联单元间的环流，这样增加了采样的成本，同时也使得均流控制器结构复杂。而且交错并联的单元数量多的时候(如大于两个并联单元)均流控制的复杂度增加很多，控制难度加大。

综上所述，为了同时提高现有的功率因数校正电路的效率和功率密度，功率因数校正电路中常采用交错并联结构，由于需要采样流过各交错并联的单元的电感或者开关管的电流，并消除各交错并联的单元间的环流，这样增加了采样的成本，同时也使得均流控制器结构复杂，控制难度加大。

发明内容

本发明实施例提供了一种多态功率因数校正电路，用以解决现有的交错并联功率因数校正电路电流采样电路个数多和电流控制器结构复杂的问题。。

基于上述问题，本发明实施例提供的一种多态功率因数校正电路，包括两个防反灌元件和两个母线电容，所述两个母线电容串联在所述多态PFC电路的两个输出端之间，还包括两个多态开关电路；

每个多态开关电路中包括一个变压器和n个桥臂，每个多态开关中的n个桥臂并联后连接在所述多态PFC电路的一个输出端与所述两个母线电容的中点之间，每个多态开关中的n个桥臂并联后连接的所述多态PFC电路的输出端不同；每个桥臂均包含一个可控开关元件和一个整流元件，该可控开关元件的一端与该整流元件的一端相连，该可控开关元件的另一端为该桥臂的一端，该整流元件的另一端为该桥臂的另一端；且每个桥臂中的可控开关元件连接所述两个母线电容的中点；n为不小于2的整数；

当n＝2时，每个防反灌元件连接在，一个不同的多态开关电路中的变压器的原边绕组的同名端与该变压器的副边绕组的异名端相连的接线端与交流电压源的第一输出端之间；该变压器的原边绕组的异名端及其副边绕组的同名端分别连接该多态开关电路中的不同连接点；该变压器的原边绕组的匝数与其副边绕组的匝数相等；

当n≥3时，每个防反灌元件连接在，一个不同的多态开关电路中的变压器的n个原边绕组的同名端相连的接线端与所述交流电压源的第一输出端之间，每个变压器的n个副边绕组首尾连接构成电回路；该变压器的n个原边绕组的异名端分别连接该多态开关电路中的不同连接点；该变压器的原边绕组的匝数与副边绕组的匝数相等；

其中，一个连接点是一个多态开关电路的一个桥臂中的可控开关元件和该桥臂中的整流元件相连的连接点；所述交流电压源的第二输出端连接所述两个母线电容的中点。

本发明实施例提供的一种电力变换设备，包括本发明实施例提供的多态PFC电路。

本发明实施例提供的一种用于三相交流电中的PFC电路，包括三个本发明实施例提供的多态PFC电路；

三个多态PFC电路中输出正电压的输出端相连，三个多态PFC电路中输出负电压的输出端相连；

每个多态PFC电路连接的交流电压源的第一输出端为三相交流电中的一相；三个多态PFC电路中的母线电容的中点相连。

本发明实施例提供的一种电力变换设备，包括发明实施例提供的用于三相交流电中的PFC电路。

本发明实施例的有益效果包括：