[发明专利]基于双向管插入式的单相双升压无桥五电平整流器

说明书

基于双向管插入式的单相双升压无桥五电平整流器，包括：交流电源Usubgt;g/subgt;、双耦合磁绕组Nsubgt;1/subgt;、双耦合磁绕组Nsubgt;2/subgt;、电容Csubgt;1/subgt;、电容Csubgt;2/subgt;、开关管Qsubgt;1/subgt;～Qsubgt;4/subgt;、二极管Dsubgt;1/subgt;～Dsubgt;8/subgt;、负载R。本发明电路将无桥设计思路拓展到五电平Boost型整流器中，采用开关管的不同组合方式实现五电平；当双向管处于故障状态下，电路仍可实现对直流侧的功率输出。本发明电路具有以下优点：1)谐波含量少，抗电磁干扰性强；2)开关管电压应力大大降低，电路工作可靠性提高；3)既可实现功率因数校正，又可保证负载供电可靠。

技术领域

本发明涉及电力电子电能变换技术领域，具体涉及一种基于双向管插入式的单相双升压无桥五电平整流器。

背景技术

随着现代电力电子技术的工业化发展，整流技术已较为成熟，而电力电子装置的广泛应用，尤其是一些非线性电力电子设备产生的谐波污染使得电能的传输、转换及利用的效率降低，严重时可导致设备发生故障甚至损坏。

目前所采用的功率因数校正(PFC)技术，通常在交流输入侧加入桥式整流电路，以实现交流-直流变换，减小谐波危害。在传统的三电平整流器中，随着功率等级的提高，对功率变换器的研究朝着高频化，高功率密度发展，在长时间工作下的高频电路，产生的高频电流会使电感发热，加大损耗，因此需要使用散热器等途径进行散热。与此同时，也带来了电磁干扰(EMI)的问题，其中，共模干扰的传输路径比较复杂，电磁兼容问题不易实现。为了提高系统的抗干扰能力、供电可靠性及工作效率，一些无桥Boost PFC拓扑结构被相继提出，并逐渐成为当下研究的一个热点。

发明内容

为克服传统三电平整流技术中存在的谐波含量高、抗干扰能力差及工作可靠性不高等问题，本发明在无桥Boost PFC拓扑结构基础上，提出一种基于双向管插入式的单相双升压无桥五电平整流器，将无桥设计思路拓展到五电平Boost型整流器中，采用开关管的不同组合方式实现五电平；当双向管处于故障状态下，电路仍可实现对直流侧的功率输出。

本发明采取的技术方案为：

基于双向管插入式的单相双升压无桥五电平整流器，包括：

双耦合磁绕组N₁、双耦合磁绕组N₂、电容C₁、电容C₂、开关管Q₁～Q₄、二极管D₁～D₈；

交流电源U_g的一端、二极管D₁的阴极、双耦合磁绕组N₁的一端，共同连接于结点c；

交流电源U_g的另一端、二极管D₂的阴极、双耦合磁绕组N₂的一端，共同连接于结点d；

双耦合磁绕组N₁的另一端、二极管D₃的阳极、开关管Q₁的集电极，共同连接于结点a；

双耦合磁绕组N₂的另一端、二极管D₄的阳极，共同连接于结点b；

二极管D₃的阴极、二极管D₅的阴极，共同连接于结点e；

二极管D₄的阴极、二极管D₅的阳极、开关管Q₂的集电极、开关管Q₃的发射极、开关管Q₄的集电极，共同连接于结点f；