[发明专利]单相三电平无桥PFC整流器

说明书

技术领域

本发明属于高效率、高功率密度PFC整流器技术领域，具体涉及一种单相三电平无桥PFC整流器。

背景技术

开关电源的输入级通常采用由二极管构成的不可控电容性整流电路，这种电路的主要缺点是输入电流含有大量低次谐波成分，功率因数很低，对电网造成严重污染。采用全控电力电子开关器件构成的有源PFC技术，可以有效降低谐波含量、提高功率因数。由于采用高频开关控制，有源PFC电路中无源滤波元件，如电感器、电容器体积可以大大减小，对提高变换器的功率密度十分有利。目前，有源PFC电路的应用已越来越广泛。

两电平Boost型PFC电路最为成熟和常见。该电路容易实现，可靠性高，但存在几个问题：1)电感电流高频开关纹波大；2)开关器件电压应力大；3)当输入电压较低时，二极管整流桥的通态损耗大。这些问题会增加整流器的体积、成本，降低效率。

为解决上述问题，中国发明专利(授权公告号CN101728964授权公告日2012.1.4)提出的单电感三电平无桥功率因数校正变换器，能提高低输入电压时变换器的效率，且将电感电流纹波减小约50％，但在电源电压的半个周期内，有一个直流电容一直处于放电状态，因此必须采用较大容量和体积的电容，增加了体积、成本。国外学者提出了一种单相三电平无桥PFC电路，能实现两个直流电容在半个电源周期内均匀充、放电，因而可以减小电容容量和体积，但共模噪声较大，不利于EMI滤波器设计。在整流器主电路与机壳之间加装共模滤波电容(Y电容)的方法，可以有效减少整流器的共模噪声，但会增加漏电流和安全风险。

发明内容

本发明的目的就是针对上述技术的不足，提供一种能在不增加漏电流和安全风险前提下大大减小整流器共模电流的单相三电平无桥PFC整流器。

为实现上述目的，本发明所设计的单相三电平无桥PFC整流器，包括交叉开关滤波网络、电力电子开关网络、直流电容C₁和直流电容C₂；所述交叉开关滤波网络的第一输入端与电源电压v_s的第一端相连，所述交叉开关滤波网络的第二输入端与电源电压v_s的第二端相连，所述交叉开关滤波网络的第一输出端与所述电力电子开关网络的第一输入端相连，所述交叉开关滤波网络的第二输出端与所述电力电子开关网络的第二输入端相连。

进一步地，所述交叉开关滤波网络1包括电子开关S_p、电子开关S_n、电感L₁、电感L₂、电容C_p和电容C_n；所述电子开关S_p与所述电容C_p组成第一串联支路，所述电子开关S_n与所述电容C_n组成第二串联支路；第一串联支路中所述电子开关S_p的自由端与所述电感L₁的第一端相连作为所述交叉开关滤波网络的第一输入端与电源电压v_s的第一端相连，第一串联支路中所述电容C_p的自由端与所述电感L₂的第二端相连作为所述交叉开关滤波网络的第二输出端；第二串联支路中所述电子开关S_n的自由端与所述电感L₁的第二端相连作为所述交叉开关滤波网络的第一输出端，第二串联支路中所述电容C_n的自由端与所述电感L₂的第一端相连作为所述交叉开关滤波网络的第二输入端与电源电压v_s的第二端相连；