[发明专利]一种非隔离型三相PFC变换器的控制方法

说明书

本发明公开了一种非隔离型三相PFC变换器的控制方法，其中变换器包括开关单元、整流单元和储能续流单元，开关单元包括三个开关组，三个开关组分别设置在接入的三相三线电源的三根相线上；三个开关组分别通过三根相线与整流单元连接；储能续流单元包括第一至第二续流电感和滤波电容，整流单元的正极端通过正极母线与第一续流电感一端串联，负极端通过负极母线与第二续流电感一端串联，正极母线与负极母线之间设有滤波电容，第一续流电感的另一端和第二续流电感的另一端分别与滤波电容的两端连接。本发明结构简单，控制逻辑也较为精简，因此在高功率密度场合，优势十分明显。

技术领域

本发明涉及电力电子领域，特别是涉及一种非隔离型三相PFC变换器及其控制方法。

背景技术

由于近年来单体设备用电负荷的容量越来越大，大多是采用三相供电，比如电动汽车充电站等，假如没有PFC矫正功能就会对电网的电能质量破坏很大，甚至严重时会导致电网的瘫痪。

长期以来，对于三相交流输入的PFC(功率因素校正)电路，通常以升压(boost)型为主(如图1)，为三电平结构，两电容中点电位与电网中点的电位基本相同，通过双向开关分别控制对应相的电流。开关合上的对应相的电流幅度值增大，开关断开时对应桥臂上的二极管导通电路，在输出电压的的作用下Boost电感上的电流减小，从而实现对电流的控制。但Boost升压型输出电压较高，未能保证PF(功率因素)值及THDI(电流谐波畸变总数)指标较好，如输入标称三相三线380VAC的，输出一般都在720V左右，甚至在800V，而常规的性能较好的功率管在650V以下，近年来有出现电压稍高的1200V左右的SIC等新型开关器件，但成本高昂；因此，后端的直流变换器局限于功率器件的有限性，要兼顾效率及其他因素，处理起来较为麻烦。为此，迫切需要寻求既能满足电能质量并且电压低的PFC电路，即是降压式PFC，因此大家除在继续使用较为典型的升压式PFC电路外，也开始探索降压(BUCK)式的PFC变换器。

如图2所示，于2012年在27届IEEE电力电子应用博览会(Annual IEEE AppliedPower Electronics Conference and Exposition(APEC 2012)27th)上发表发布的论文《Swiss rectifier—A novel three-phase buck-type PFC topology for ElectricVehicle battery charging》，介绍了近年来较为典型降压型PFC电路，其中较为典型的SWiSS RECTIFER电路，其相比6-switch buck-type PFC电路(图3)进行了创新和演变，其声称损耗更低，效率更高。从细致分析来看，确实通过减少高频开关管的轮换，以及在电流回路中的开关器件的数量减少可以实现其声称的改进，但在体积有限或者成本要求相对较高的场所，该电路也有它的一些局限性，如功率器件的数量较多(图2为16个，图3为12个)，特别是开关管，由于每个开关管(或者开关单元)的电位不同，其都需要一个独立的驱动电源，因此驱动线路较多且复杂，从做实际产品的角度来说，Swiss rectifier与6-switch buck-type PFC相比在控制及成本上并没有太大的优势，尤其是在功率密度要求较高的场合，反倒因为器件数量的增多成为劣势。

以上背景技术内容的公开仅用于辅助理解本发明的发明构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日已经公开的情况下，上述背景技术不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。

发明内容

本发明目的在于提出一种非隔离型三相PFC变换器及其控制方法，以解决上述现有技术存在的结构复杂导致的不适宜在体积有限或者成本要求相对较高的场所进行应用的技术问题。