[发明专利]环形转换器以及运行方法

说明书

本申请是中国专利申请200780029801.9的分案申请，原申请的国际申请日是2007年6月25日，优先权日是2006年8月10日，发明名称是“环形转换器以及运行方法”。

技术领域

本发明涉及一种环形转换器（cyclo-converter）以及运行环形转换器的方法。具体但非排他性地而言，本发明涉及适用于将三相AC电源转换为DC输出的三相全谐振环形转换器。尽管本发明的转换器可特别适用于电信电源，可以想到，其可适用于宽广范围内的应用场合。

背景技术

在例如电信电源等的应用中，转换器必须满足关于总谐波失真、谐波电流限制、隔离等要求，同时，也实现高的转换效率。用于电信和大型计算机应用的隔离AC至DC开关模式电源的性能要求已经在很大程度上通过采用两级电源设计得到满足。第一电力转换级通过使用某种形式的PFC受控升压转换器而满足实现功率因数校正的目的。小型电源倾向于使用单相干线（mains）输入，而较大的电源倾向于采用三相干线输入，因此，需要某种形式的三相PFC升压转换器（例如Vienna转换器）。第二电力转换级实现变压/隔离以及输出电压/电流控制的目的。这种第二级转换器通常使用谐振开关技术，以便使得转换效率最大化，并使电源设计方案的尺寸和冷却要求最小化（因此使成本最小化）。两级级连电源的问题在于总的转换损耗是各个转换级的损耗的总和。在每个级实现典型的96%的转换效率的情况下，典型地得到92%的总效率。

高的理论单级效率的承诺已经诱惑许多电源设计者试图开发有效的单级AC至DC开关模式电源。与单级转换器相关联的能量存储要求已经导致具有低的总转换效率的复杂的单级设计，其不具有优于传统两级设计方法的任何实际优点。

图1示出了现有技术的全桥环形转换器，其具有经由三相线7-9被供电的六个双向开关1-6，其驱动原方10提供输出变压器（primary 10 offer output transformer）11。开关1包含与体二极管15并联的前向MOSFET13，其和与体二极管16并联的反向MOSFET 14串联。开关2和3具有同样的构造。半桥整流器12被设置在变压的输出上。环形转换器受到硬开关，以便进行PWM控制。为了在输出上实现希望的电压，将上下开关序列偏移需要的量。偏移程度决定了输出变压器被短路的时间周期，并实现电流在环形转换器内循环的时间周期。这种被循环的电流（与被传送到电流倍加器12的电流完全不同）在其经过开关1至6时引发损耗。这种方法提供了容易受到控制的转换器，因为输出电压可容易地通过调节上下开关的偏移而被拉低。然而，这种转换器需要12个开关部件，且所使用的硬开关需要高额定（highly rated）部件来处理尖峰和损耗。另外，这种的转换器典型地仅仅具有大约93%的转换效率，并且，损耗以及大量的电力部件使得转换器在物理上庞大且制造起来很贵。

Proceeding Of The High-Frequency Power Conversion Conference(Toronto,Canada;June 9-14,1991;pp.252-264)的公开“A Zero-Voltage Switched,Three-Phase PWM Switching Rectifier With Power Factor Correction”公开了全桥环形转换器，其中，使用谐振接通（resonant switching in）来应用开关序列。然而，开关是简单的导通/关断开关，且开关序列仅仅部分得到最优化，不提供全谐振开关。

已经提供了一系列使用全谐振开关（即被开关的电流在开通和截至时接近于零，以便在所有的开关点上实现“软开关”）的谐振转换器。然而，这样的转换器包含复杂的控制电路，并仅仅具有开关DC电源。

人们希望提供具有高转换效率、低电力部件量、低额定电力部件、无大电感或蓄电部件以及低谐波失真的适用于宽广范围的输入电压的隔离转换器。

本发明的目的在于提供一种满足上述要求的转换器，或至少向公众提供有用的选择。

发明内容

提供了一种环形转换器，其包含谐振电路，其中，通过谐振电路的谐振来决定开关。这可被实现为全谐振三相半桥环形转换器。还公开了切换环形转换器以控制转换器输出并提供功率因数校正的方法。介绍了多个实施例，且下面的实施例仅应被看作非限制性示例性实施例。

根据第一实施形态，提供了一种用于驱动电感性负载的三相半桥环形转换器，其包含：

I.     三相输入

II.    各输入与第一输出线之间的双向开关；