[发明专利]一种三开关管三相PFC电路控制方法及系列拓扑结构

说明书

本发明属于电路技术领域，公开了一种带耦合集成电感的三开关管三相PFC电路控制方法及系列拓扑结构，列拓扑结构包括：三相整流桥电路、耦合集成的PFC电感、PFC双向功率开关器件；常规整流电路因为整流后要输出平稳直流，造成整流二极管存在导通盲区；在该盲区，通过导通该相的双向功率开关管，使V_i与L_i、S_i形成导电回路，补充该相的相电流，提高功率因数。本发明提出的控制策略，降低了开关器件的电流、电压应力，效率高，电磁干扰；为降低PFC电感的数量与参数，采取三相耦合集成电感，亦可以将电感量降低1/3，电流峰值降低15％左右，电感的体积、重量降低40％以上。

技术领域

本发明属于电路技术领域，尤其涉及一种三开关管三相PFC电路控制方法及系列拓扑结构。

背景技术

目前，最接近的现有技术：三相功率因数校正(PFC)电路有单开关管、两开关管、三开关管、六开关管等多种拓扑结构。在小功率范围内，单开关管应用比较普遍，在大功率、能量双向流动时，六开关管应用更多一些。三开关管在中、大功率、能量单向流动的场合也有应用。

综上所述，现有技术存在的问题是：常规整流电路因为整流后要输出平稳直流，造成整流二极管存在导通盲区(一般对应相电压的(0-30°)和(150°-180°)区间)。

对于单开关管，一般工作在断续(DCM)模式，电流应力大，在Buck三相PFC中，输出电压较低，(V_ll为线电压，V_o为输出的直流电压)。开关管应力大(V_T＞2V_LLM，V_LLM为线电压峰值，V_T为开关管电压应力)，六开关管三相PFC电路又称维也纳电路，器件数量较多，控制复杂，成本高。

输出电压较高三开关管三相PFC目前的控制算法是在全频范围内工作，开关器件电压、电流应力大，效率不高，同时，三相PFC电感为分立电感，电感量大，峰值电流大，体积、重量大。

解决上述技术问题的难度：①系列拓扑结构及组成方式。由于输入三相电零线是否输出存在不确定性，提出的拓扑结构应能适应不同的现场；②三相耦合集成电感的结构及参数计算、线圈分布。

解决上述技术问题的意义：降低三相PFC电路的成本、提高电路的可行性，提供一种实用、价格低廉、生产容易的三相PFC装置。

发明内容

针对现有技术存在的开关损耗大、效率不高、电磁干扰严重、开关器件容量大等问题，本发明提供了一种三开关管三相PFC电路控制方法及系列拓扑结构。

本发明是这样实现的，一种三开关管三相PFC电路控制方法及系列拓扑结构，所述三开关管三相PFC电路控制方法包括：

利用电网的三相电自然换向点及三相整流桥导通顺序，当A相电、B相电、C相电出现无法导通的相位值时，通过控制双向开关器件S_a工作使对应相电通过升压电感器L_a与双向开关组件S_a形成回路，补偿当前位段时间内的电路，进行三相电的解耦控制。

进一步，所述三相电的解耦控制包括：

所述三相升压电感采取集成耦合方式，减少电感数量，同时将电感量降低为分离电感的1-|α|倍；其中，α为耦合系数；

所述三项集成耦合电感磁芯结构为分布方式和集成方式，绕组为分布式绕制或集中式绕制；所述集成耦合电感的互感：M₁₂＝M₂₁＝M₁₃＝M₃₁＝M₂₃＝M23＝M0。

本发明的另一目的在于提供一种为实现所述的三开关管三相PFC电路控制方法的系列PFC拓扑结构，所述系列PFC拓扑结构包括：