[发明专利]功率因数改善转换器、以及，具备功率因数改善转换器的电源装置

说明书

技术领域

本发明涉及将多电平(Multilevel Power)转换器技术适用于非绝缘型的功率因数改善转换器，特别是，与级联多电平(Cascade Multicell)型的多电平转换器相关。

背景技术

以往，作为功率因数改善转换器，采用升压斩波电路的方式已被普遍知晓。图15中展示此种方式的电路图，二极管(Diode)21、二极管22、二极管23、以及二极管24被桥(Bridge)接，作为输入连接有交流电流1，作为输出连接有阻流器(Chock)2与MOSFET37的串联电路。MOFET37的源极·漏极之间连接有二极管25与电容器(Condenser)54的串联电路，电容器54的两端连接有负载3。

该功率因数改善转换器由于是将来自阻流器2的电流通过未图示的滤波器(Filter)去除了高频成分后的电流作为输入电流，因此通过控制阻流器2的电流的低频成分使其与交流电源1的电压的波形相似，从而使其具备功率因数改善功能。

阻流器2的电流可以通过MOSFET37的开关(On Off)来控制。由于MOSFET37一单开启则MOSFET37的电压归零(Zero)、MOSFET37一旦关闭则二极管25导通，所以MOSFET37的电压就会与电容器54的电压，即，输出电压相等。

因此，图15中着眼于阻流器2的电压变化的等价电路则成为了图16中图示的电路。此处，可变电压源4将Vo作为输出电压并且具有±mVo的值。M具有0或1的值，交流电源1的电压为正则符号为+(Plus)，交流电源1的电压为负则符号为-(Minus)。不过，将交流电源1上侧的电位高于下侧的电位的状态作为正电压，反之则作为负电压。

由于该电路为升压斩波电路，因此是以输出电压高于输入电压为前提的。所以，当m＝0，即，MOSFET37一旦开启则阻流器2的电流就会增大，当m＝1，即，MOSFET37一旦关闭则阻流器2的电流就会减小。通过控制该开关比就能能够控制阻流器2的电流，从而就能够控制功率因数改善转换器的输入电流使其与交流电源1的电压的波形相似。

另一方面，作为实现与上述电路同等运作的电路，图17中的电路也已被普遍知晓。此处，如将与图15中图示的电路相同的元件使用相同的记号进行标示，则，MOSFET38、MOSFET39、MOSFET40、以及MOSFET41被桥接，作为输入经由阻流器电容器54，电容器54的两端连接有负载3。

在图17中图示的电路中，很显然一旦所有的MOSFET开启就会等同于图16中图示的电路中m＝0的状态。另外，一旦所有的MOSFET关闭，则由各MOSFET的体二极管(Body Diode)构成桥式整流(Bridge Diode)，因其整流作用，就会等同于图16中图示的电路中m＝1的状态。因此，与图15中图示的电路同样的，也能够使图17中图示的电路作为功率因数改善转换器发挥作用。

另外，MOSFET38、MOSFET39、MOSFET40、以及MOSFET41中的两个能够替换为二极管，图18、图19中的电路也已被众所周知。

在图18中图示的电路中，很显然一旦MOSFET40和MOSFET41开启就会等同于图16中图示的电路中m＝0的状态。另外，一旦MOSFET40和MOSFET41关闭，则由二极管26和二极管27、MOSFET40的体二极管、以及MOSFET41的体二极管构成桥式整流，因其整流作用，就会等同于图16中图示的电路中m＝1的状态。因此，与图15中图示的电路同样的，也能够使图18中图示的电路作为功率因数改善转换器发挥作用。

在图19中图示的电路中，交流电源1为正电压时一旦MOSFET39开启，则电流就会以阻流器2、二极管26、MOSFET39的路径流通，从而成为等同于图16中图示的电路中m＝0的状态。另外，交流电源1为负电压时一旦MOSFET41开启，则电流就会以MOSFET41、二极管28、阻流器2的路径流通，从而成为等同于图16中图示的电路中m＝0的状态。另外，一旦MOSFET39和MOSFET41关闭，则由二极管26和二极管28、MOSFET39的体二极管、以及MOSFET41的体二极管构成桥式整流，因其整流作用，就会等同于图16中图示的电路中m＝1的状态。因此，与图15中图示的电路同样的，也能够使图19中图示的电路作为功率因数改善转换器发挥作用。