[发明专利]一种基于无桥CUK隔离型三相功率因数校正变换器

说明书

技术领域

本发明涉及三相交流电的功率因数校正领域，尤其涉及一种升降压和隔离输入输出的三相功率因数校正变换器。

背景技术

开关电源变换器的功率大于75W在接入电网前级加入功率因数校正变换器，从而减少谐波对电网的污染。在中、大功率(几千瓦以上)应用场合，一般情况下采用三相电源供电。采用传统的三相不控整流器整流会使输入电流产生畸变，谐波含量增加，威胁电网的安全运行。广泛应用的三相BOOST结构的PWM整流器输出电压高达500V以上，这对后级负载的电压应力要求很高，在要求低电压输出时，输出端加一级DC/DC变换器降压之后给最终的负载供电，这就增加了电源设计的成本和难度，降低整机效率。三相BUCK结构的PWM整流电路可以实现降压，但是不能实现升压，在要求高压输出时，输出端加DC/DC变换器，这就增加了电源设计的成本和难度，降低整机效率。无论是三相BOOST结构的PWM整流电路还是三相BUCK结构的PWM整流电路均不能够实现电气隔离。三相BUCK-BOOST PWM整流电路虽然能够实现升降压，但是不能够实现电气隔离，将后级负载的干扰传输到输入交流电源侧，加大了功率因数校正的难度。倘若直接用传统的三个单级非隔离型BOOST并联在三相上，则存在相与相之间的环流，影响到非隔离型BOOST变换器的工作。每相由非隔离型BOOST和后级隔离DC/DC变换器组成的双级结构并联成的三相功率因数校正变换器，虽然具有升降压和隔离的功能，但是由于需要设计两级电路，整机效率低，且每级电路都需要控制电路，这就增加了设计成本和难度。对于传统的CUK和SEPIC隔离型变换器也可以实现三相并联，但是由于前级一般采用不控二极管整流桥，每半个工频周期均有两个二极管导通且存在整流二极管的反向恢复问题，采用二极管不控整流桥与传统隔离型CUK和SEPIC变换器中开关管是硬开关开通，开关管的损耗大，这都降低了整机的工作效率。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种基于无桥CUK隔离型三相功率因数校正变换器，具体技术方案如下。

一种基于无桥CUK隔离型三相功率因数校正变换器，其包括星形连接的三相交流电源、三个结构一样的无桥CUK隔离型变换器、输出滤波电容和负载，三个所述无桥CUK隔离型变换器的输入端分别各自与三相交流电源的A相、B相、C相电压连接，三个所述无桥CUK隔离型变换器通过互连端相互连接；三个所述无桥CUK隔离型变换器的输出端接输出滤波电容的两端，输出滤波电容的两端接负载。

进一步地，所述三个结构一样的无桥CUK隔离型变换器中，每个无桥CUK隔离型变换器包括输入电感、第一原边二极管和第二原边二极管、第一开关管和第二开关管、原边电容、高频变压器、副边电容、副边二极管和副边电感组成，其中输入电感的一端作为无桥CUK隔离型变换器的输入端，输入电感的另一端接第一原边二极管的阳极和第二原边二极管的阴极，第一原边二极管的另一端与第一开关管源极和原边电容的一端连接；第一开关管的漏极与第二开关管的源极连接，并在连接点处引出一端作为互联端，与另外的变换器相连；原边电容的另一端与高频变压器的原边同名端连接；第二原边二极管的阳极与第二开关管的漏极和高频变压器的原边非同名端连接；高频变压器的副边非同名端与副边电容的一端相连；副边电容的另一端与副边二极管的阴极和副边电感的一端相连接；副边电感的另一端作为输出端的正极端，并与输出滤波电容和负载正极端相连接；高频变压器的副边同名端与副边二极管的阳极连接，并在此连接点处引出一端作为输出端的共地端。

进一步地，三个无桥CUK隔离型变换器中的每个变换器具有单独的控制器或由同一控制器同时控制。

进一步地，负载为纯电阻性负载、阻感性负载、阻容性负载或开关变换器。

进一步地，所有二极管为普通二极管、功率二极管、晶闸管或全控型开关管。

进一步地，所有开关管为MOSFET、带有寄生反并联二极管IGBT或反并联二极管的单向导通的开关管。