[发明专利]一种混合桥臂单相三电平功率因数校正电路

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u_g一侧；

交流电源u_g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R_L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：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U_dc的一半，实现三电平中的±0.5U_dc电平。

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：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。

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：所述开关管S₁、S₂、S₃、S₄均反向并联了二极管。

5.根据权利要求1-4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u_g0V，电压U_aN＝0V，U_aN为节点a与节点N之间的电压；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i_g流经电感L₁、开关管S₁、二极管D₄、D₆；交流电源u_g对电感L₁充电，电感L₁储能，其电流i_L1线性增加；同时，电容C₁、C₂放电对负载R_L供电；开关管S₄漏极-源极电压U_ds4＝0.5U_dc，U_dc为直流母线电压，也即负载R_L两端的电压；

(2)工作模式二：电路工作在电网电压正半周期，电网电压u_g0V，U_aN＝0.5U_dc；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i_g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R_L供电；当电网电压u_g0.5U_dc时，电感L₁、L₂充电，其电流i_L1、i_L2增大；当电网电压u_gU_dc/2时，电感L₁、L₂放电，其电流i_L1、i_L2减小；开关管S₁漏极-源极电压U_ds1＝U_dc；

(3)工作模式三：电路工作在电网电压正半周期，电网电压u_g0V，U_aN＝U_dc；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i_g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R_L、二极管D₄、D₆；交流电源对电容C₁、C₂充电以及对负载R_L供电；此时，电感L₁、L₂放电，其电流i_L1、i_L2减小；开关管S₁漏极-源极电压U_ds1＝U_dc，开关管S₄漏极-源极电压U_ds4＝0.5U_dc；

(4)工作模式四：电路工作在电网电压负半周期，电网电压u_g0V，U_bN＝0V，U_bN为节点b与节点N之间的电压；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i_g流经二极管D₅、D₃、开关管S₂、电感L₂；交流电源u_g对电感L₂充电，电感L₂储能，其电流i_L2线性增加；同时，电容C₁、C₂与负载R_L形成回路，并对负载R_L供电；开关管S₃漏极-源极电压U_ds3＝0.5U_dc；

(5)工作模式五：电路工作在电网电压负半周期，电网电压u_g0V，U_bN＝-0.5U_dc；电网电流i_g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R_L供电；当电网电压幅值︱u_g︱0.5U_dc时，电感L₂充电，其电流i_L2增大；当电网电压幅值︱u_g︱0.5U_dc时，电感L₂放电，其电流i_L2减小；开关管S₂漏极-源极电压U_ds2＝U_dc；

(6)工作模式六：电路工作在电网电压负半周期，电网电压u_g0，U_bN＝-U_dc；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i_g流经二极管D₅、D₃、电容C₁、C₂、负载R_L,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R_L供电；此时，电感L₁、L₂放电，其电流i_L1、i_L2减小；开关管S₁漏极-源极电压U_ds1＝U_dc，开关管S₄漏极-源极电压U_ds4＝0.5U_dc。