[发明专利]一种带Z型桥结构的单相三电平功率因数校正电路

说明书

一种带Z型桥结构的单相三电平功率因数校正电路，包括模块一Z型桥整流单元、模块二基于双向管插入式与电容串联的双向三电平三端口单元。其中模块一中的二极管D₂、D₄与开关管S₁、S₂构成Z型桥结构，交流电源U_S与Z型桥结构连接构成了整流单元；模块二中端点c与端点b构成端口一，端点b与端点d构成端口二，电容C₁、C₂串联构成端口三，构成三端口结构；端点b与端点o中插入的是由一个开关管S₃、四个二极管D₅~D₈组成的双向管单元，以此形成了基于双向管插入式与电容串联的双向三电平三端口单元。本发明电路相比于两电平整流器有着谐波含量低，开关管电压应力小、能有效减少开关损耗、有较好的电磁干扰性等优势。

技术领域

本发明涉及功率因数校正整流器技术领域，具体涉及一种带Z型桥结构的单相三电平功率因数校正电路。

背景技术

随着电力电子设备在各个领域都得到了广泛的应用，电网污染的问题越发严重。传统的整流电路与一些非线性电力电子设备，由于其较强的非线性导致了网侧电流谐波含量的增加，从而造成电能的传输、转换及利用效率降低，严重时会导致设备发生故障甚至损坏。

对于两电平整流器，其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，也带来了更多的如电磁干扰(EMI)等的问题。而三电平整流器，由于抬高了其电平数，使其能在高频电路下工作；并且因其谐波含量低、开关损耗小、供电可靠性高等优势被广泛应用。

国内外研究学者采用较多的方式为有源功率因数校正(PFC)，即通过控制可控的有源器件，如开关管等，让输入电流波形跟随输入电压波形以此达到输入电流、电压同相位的目的。随着当今常用设备的功率等级提高，对功率变换器的研究朝着高频化，高密度发展；为了提高系统的抗干扰能力、供电可靠性及工作效率，功率因数校正整流器成为了当前研究的热点问题。

发明内容

为克服两电平整流技术中存在的谐波含量高、抗干扰能力差以及工作可靠性不高等问题。本发明提出了一种带Z型桥结构的单相三电平功率因数校正电路，使工作效率进一步提高。该校正电路由于应用了功率因数校正技术，将畸变电流校正为与电压同相位的正弦电流，使功率因数接近于1，从而降低电路的谐波含量。该校正电路适用于中小功率等级下要求开关应力小、且谐波含量低的整流电路中。

本发明采取的技术方案为：

一种带Z型桥结构的单相三电平功率因数校正电路，包括：

开关管S₁～S₃，二极管D₁～D₈，电容C₁、C₂；

交流电源U_s一端分别连接二极管D₄阴极、二极管D₆阴极、二极管D₃阳极、二极管D₅阳极，其连接点构成端点b；

交流电源U_s另一端电感L一端，电感L另一端分别连接二极管D₂阴极、二极管D₁阳极、开关管S₁的漏极，其连接点构成端点a；

开关管S₁的源极连接开关管S₂的漏极；

开关管S₃的漏极分别连接二极管D₅阴极、二极管D₇阴极，其连接点构成端点f；

开关管S₃的源极分别连接二极管D₆阳极、二极管D₈阳极，其连接点构成端点i；