一種功率因數(shù)校正整流器和不間斷電源的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明實施例提供了一種PFC整流器和不間斷電源，采用電容解決了整流電路電磁干擾的問題，并提高了PFC整流器的效率、降低了成本、減小了PFC整流器的體積。該PFC整流器，包括PFC整流電路和至少一個濾波電容；每個濾波電容的一端均連接PFC整流電路中的工頻開關(guān)單元和高頻開關(guān)單元相連的連接點；針對一個濾波電容，該濾波電容的另一端連接在第一PFC電感與為PFC整流器供電的直流電源的正極之間；其中，第一PFC電感為所述PFC整流電路中的一個PFC電感，第二PFC電感為所述PFC整流電路中的另一個PFC電感。
【專利說明】
一種功率因數(shù)校正整流器和不間斷電源
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及電力電子技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種功率因數(shù)校正整流器和不間斷電源。
【背景技術(shù)】
[0002]在線不間斷電源(UPS，Uninterruptible Power Supply)中的功率因數(shù)校正(PFC，Power Factor Correct1n)整流電路在設(shè)計上盡可能的將AC/DC變換器與DC/DC變換器共用部分器件，以達到降低成本的目的。但是，使用單電池組的PFC整流電路，往往都存在著電磁干擾的問題。
[0003]圖1所示的使用單電池組的三相PFC整流電路工作在電池模式下，開關(guān)Kl接電池組DC的正極，在正母線電容Cl儲能時，開關(guān)管Q2導(dǎo)通，開關(guān)管Ql高頻斬波，在開關(guān)管Ql導(dǎo)通時，電池組DC、電感L1、開關(guān)管Q1、開關(guān)管Q2、電感L2構(gòu)成儲能回路，給電感LI和電感L2充電；此時，電池組DC的負極的電位為-V_DC/2，其中，V_DC是電池組DC的電壓；在開關(guān)管Ql關(guān)斷時，電池組DC、電感L1、二極管D3、正母線電容Cl、開關(guān)管Q2、電感L2構(gòu)成續(xù)流回路，電感LI和電感L2釋放能量，正母線電容Cl儲能；此時，電池組DC的負極的電位為(V_BUS-V_DC)/2，其中，V_BUS是圖1所示的PFC整流電路的正母線輸出端BUS+的電壓與負母線輸出端BUS-的電壓之差。
[0004]圖1所示的使用單電池組的三相PFC整流電路在電池模式下開關(guān)Kl接電池組DC的正極，在負母線電容C2儲能時，開關(guān)管Ql常通，開關(guān)管Q2高頻斬波，在開關(guān)管Q2導(dǎo)通時，電池組DC、電感L1、開關(guān)管Ql、開關(guān)管Q2、電感L2構(gòu)成儲能回路，給電感LI和電感L2充電；此時，電池組DC的負極的電位為_V_DC/2，其中，V_DC是電池組DC的電壓；在開關(guān)管Q2關(guān)斷時，電池組DC、電感L1、開關(guān)管Q1、負母線電容C2、二極管D4、電感L2構(gòu)成續(xù)流回路，電感LI和電感L2釋放能量，負母線電容C2儲能；此時，電池組DC的負極的電位為-(V_BUS+V_DC)/2 ο
[0005]也就是說，當圖1所示的PFC整流電路工作在電池模式下時，無論是為正母線電容儲能的過程中，還是為負母線電容儲能的過程中，電池組的負極的電位都在高頻跳變，這會在電池組的正極連接的電容C4和電池組的負極連接的電容C3上形成很強的高頻共模電流，從而形成電磁干擾。
[0006]針對圖1所示的PFC整流電路工作在電池模式下形成電磁干擾的問題，目前的一種解決方案如圖2所示。
[0007]圖2所示的PFC整流電路在電池模式下開關(guān)Kl接電池組DC的正極，在正母線電容Cl儲能時，開關(guān)管Q2導(dǎo)通，開關(guān)管Ql尚頻斬波，在開關(guān)管Ql導(dǎo)通時，電池組DC、電感L1、開關(guān)管Ql、開關(guān)管Q2、電感L2構(gòu)成儲能回路，給電感LI和電感L2充電；同時，二極管D6、開關(guān)管Q2和電感L2構(gòu)成回路；而在開關(guān)管Ql關(guān)斷時，電池組DC、電感L1、二極管D3、正母線電容Cl、開關(guān)管Q2、電感L2構(gòu)成續(xù)流回路，電感LI和電感L2釋放能量，正母線電容Cl儲能；同時，二極管D6、開關(guān)管Q2和電感L2也構(gòu)成回路；在正母線電容Cl儲能的過程中，開關(guān)管Ql的驅(qū)動信號VGS1、開關(guān)管Q2的驅(qū)動信號VGS2、電感LI上的電流IL1、二極管D6上的電流ID4、以及電感L2上的電流IL2如圖3所示，從圖3中可以看出在正母線電容Cl儲能的過程中，二極管D6會流過所有的紋波電流，二極管D6基本常通或者輕微的零電流自然關(guān)斷，由于電感L2上的電流基本不變，因此電感L2相當于一段導(dǎo)線，由于Q2導(dǎo)通，因此，電池組DC的負極的電位為交流電源AC的零線N的電位，不會發(fā)生跳變。
[0008]圖2所示的PFC整流電路在電池模式下開關(guān)Kl接電池組DC的正極，在負母線電容C2儲能時，開關(guān)管Ql導(dǎo)通，開關(guān)管Q2高頻斬波，在開關(guān)管Q2導(dǎo)通時，電池組DC、電感L1、開關(guān)管Ql、開關(guān)管Q2、電感L2構(gòu)成儲能回路，給電感LI和電感L2充電；同時，二極管D5、電感LI和開關(guān)管Ql構(gòu)成回路；而在開關(guān)管Q2關(guān)斷時，電池組DC、電感L1、開關(guān)管Q1、負母線電容C2、二極管D4、電感L2構(gòu)成續(xù)流回路，電感LI和電感L2釋放能量，負母線電容C2儲能；同時，二極管D5、電感LI和開關(guān)管Ql構(gòu)成回路；同樣地，在負母線電容C2儲能的過程中，二極管D5會流過所有的紋波電流，二極管D5基本常通或者輕微的零電流自然關(guān)斷，由于電感LI上的電流基本不變，因此電感LI相當于一段導(dǎo)線，由于Ql導(dǎo)通，因此，電池組DC的正極的電位為交流電源AC的零線N的電位，不會發(fā)生跳變。
[0009]由此可見，圖2所示的PFC整流電路可以降低電磁干擾，但是，在為正母線電容Cl儲能的過程中，二極管D6需要散熱器，并且開關(guān)管Q2和電感L2流過的電流一直都是峰值電流，這使得開關(guān)管Q2的導(dǎo)通損耗和電感L2的銅耗很大；而在為負母線電容C2儲能的過程中，二極管D5需要散熱器，并且開關(guān)管Ql和電感LI流過的電流一直都是峰值電流，這使得開關(guān)管Ql的導(dǎo)通損耗和電感LI的銅耗很大。
[0010]綜上所述，現(xiàn)有的PFC整流電路在增加了二極管之后，雖然可以降低電磁干擾，但是，增加了二極管之后的PFC整流電路中需要為新增的二極管加裝散熱器，這增大了 PFC整流電路的體積和成本，并且增加了二極管之后的PFC整流電路中的開關(guān)管的導(dǎo)通損耗和電感的銅耗都增大了。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明實施例提供了一種PFC整流器和不間斷電源，用以解決現(xiàn)有的PFC整流電路在增加二極管降低電磁干擾時，會增大PFC整流電路中的開關(guān)管的導(dǎo)通損耗和電感的銅耗，另外，還需要為新增的二極管加裝散熱器，這增大了 PFC整流電路的體積和成本的問題。
[0012]基于上述問題，本發(fā)明實施例提供的一種PFC整流器，包括PFC整流電路和至少一個濾波電容；
[0013]每個濾波電容的一端均連接所述PFC整流電路中的工頻開關(guān)單元和高頻開關(guān)單元相連的連接點；針對一個濾波電容，該濾波電容的另一端連接在第一 PFC電感與為所述PFC整流器供電的直流電源的正極之間；
[0014]第一 PFC電感為所述PFC整流電路中的一個PFC電感，第二 PFC電感為所述PFC整流電路中的另一個PFC電感。
[0015]可選地，針對一個濾波電容，該濾波電容的另一端直接連接所述直流電源的正極。
[0016]可選地，當所述直流電源的正極通過第一切換開關(guān)連接所述第一 PFC電感；一個濾波電容的另一端連接在第一 PFC電感與為所述PFC整流器供電的直流電源的正極之間，具體包括:
[0017]該濾波電容的另一端連接所述第一切換開關(guān)與所述第一 PFC電感相連的連接點；
[0018]其中，所述第一切換開關(guān)將所述PFC整流器在市電模式和電池模式之間切換。
[0019]本發(fā)明實施例提供的另一種PFC整流器，包括PFC整流電路和至少一個濾波電容；
[0020]每個濾波電容的一端均連接所述PFC整流電路中的工頻開關(guān)單元和高頻開關(guān)單元相連的連接點；針對一個濾波電容，該濾波電容的另一端連接在第二 PFC電感與所述直流電源的負極之間；
[0021]第一 PFC電感為所述PFC整流電路中的一個PFC電感，第二 PFC電感為所述PFC整流電路中的另一個PFC電感。
[0022]可選地，針對一個濾波電容，該濾波電容的另一端直接連接所述直流電源的負極。
[0023]可選地，當所述直流電源的負極通過第二切換開關(guān)連接所述第二 PFC電感；一個濾波電容的另一端連接在第二 PFC電感與為所述PFC整流器供電的直流電源的負極之間，具體包括:
[0024]該濾波電容的另一端連接所述第二切換開關(guān)與所述第二 PFC電感相連的連接點；
[0025]其中，所述第二切換開關(guān)將所述PFC整流器在市電模式和電池模式之間切換。
[0026]可選地，所述PFC整流電路為單相PFC整流電路。
[0027]可選地，所述PFC整流電路為多相PFC整流電路。
[0028]本發(fā)明實施例提供的一種不間斷電源，包括本發(fā)明實施例提供的PFC整流器。
[0029]本發(fā)明實施例的有益效果包括:
[0030]本發(fā)明實施例提供的一種PFC整流器和不間斷電源，在PFC整流電路中增加了至少一個濾波電容，每個濾波電容的一端均連接所述PFC整流電路中的工頻開關(guān)單元和高頻開關(guān)單元相連的連接點；該濾波電容的另一端連接在第一 PFC電感與為所述PFC整流器供電的直流電源的正極之間，或者，該濾波電容的另一端連接在第二 PFC電感與所述直流電源的負極之間；其中，第一 PFC電感為所述PFC整流電路中的一個PFC電感，第二 PFC電感為所述PFC整流電路中的另一個PFC電感；這樣，濾波電容上流過與工頻開關(guān)管相連的PFC電感上所有的紋波電流，因此，電池的正極或者負極被箝位在交流電源的零線N的電位，從而降低了電磁干擾；由于電容的成本低體積小，因此，相比于增加二極管來降低電磁干擾的PFC整流電路來說，PFC整流器的體積減小了 ；同時，由于工頻開關(guān)管以及與其相連的PFC電感上流過的電流均為直流電源電流的平均值，因此，這減小了工頻開關(guān)管的導(dǎo)通損耗和與工頻開關(guān)管相連的PFC電感的銅耗。
【附圖說明】
[0031]圖1為現(xiàn)有技術(shù)中的PFC整流電路的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032]圖2為現(xiàn)有技術(shù)中采用二極管來降低電磁干擾時的PFC整流電路的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0033]圖3為圖2所示的PFC整流電路工作在電池模式時，PFC整流電路中的器件上的信號的示意圖；
[0034]圖4為本發(fā)明實施例提供的單相PFC整流器的結(jié)構(gòu)示意圖之一；
[0035]圖5為本發(fā)明實施例提供的單相PFC整流器的結(jié)構(gòu)示意圖之二 ；
[0036]圖6為本發(fā)明實施例提供的單相PFC整流器的結(jié)構(gòu)示意圖之三；
[0037]圖7為圖4或圖5所示的單相PFC整流器工作在電池模式時，PFC整流器中的器件上的信號的示意圖；
[0038]圖8為本發(fā)明實施例提供的單相PFC整流器的結(jié)構(gòu)示意圖之四；
[0039]圖9為本發(fā)明實施例提供的單相PFC整流器的結(jié)構(gòu)示意圖之五；
[0040]圖10為本發(fā)明實施例提供的單相PFC整流器的結(jié)構(gòu)示意圖之六；
[0041]圖11為本發(fā)明實施例提供的單相PFC整流器的結(jié)構(gòu)示意圖之七；
[0042]圖12為本發(fā)明實施例提供的單相PFC整流器的結(jié)構(gòu)示意圖之八；
[0043]圖13為本發(fā)明實施例提供的單相PFC整流器的結(jié)構(gòu)示意圖之九；
[0044]圖14為本發(fā)明實施例提供的可以為直流電源充電的單相PFC整流器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0045]圖15為本發(fā)明實施例提供的兩相PFC整流器的結(jié)構(gòu)不意圖；
[0046]圖16?圖24為本發(fā)明實施例提供的三相PFC整流器的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0047]本發(fā)明實施例提供的一種PFC整流器和不間斷電源，在PFC整流電路中增加了至少一個濾波電容，每個濾波電容的一端均連接所述PFC整流電路中的工頻開關(guān)單元和高頻開關(guān)單元相連的連接點；該濾波電容的另一端連接在第一 PFC電感與為所述PFC整流器供電的直流電源的正極之間，或者，該濾波電容的另一端連接在第二 PFC電感與所述直流電源的負極之間；相比于增加二極管來降低電磁干擾的PFC整流電路來說，本發(fā)明實施例提供的PFC整流器的不但能夠降低電磁干擾還減小了體積；同時，還減小了 PFC整流電路中的工頻開關(guān)管的導(dǎo)通損耗和與工頻開關(guān)管相連的PFC電感的銅耗。
[0048]下面結(jié)合說明書附圖，對本發(fā)明實施例提供的一種PFC整流器和不間斷電源的【具體實施方式】進行說明。
[0049]當本發(fā)明實施例提供的PFC整流器中的PFC整流電路為單相PFC整流電路、且PFC整流器中有一個濾波電容時，本發(fā)明實施例提供的PFC整流器如圖4?圖6、圖8?圖10所不O
[0050]在圖4?圖6任一圖中，本發(fā)明實施例提供的PFC整流器中的單相PFC整流電路的結(jié)構(gòu)為:開關(guān)管Ql和開關(guān)管Q2串聯(lián)形成第一支路，電感LI的一端連接第一支路的一端，電感L2的一端連接第一支路的另一端；電感LI的另一端連接開關(guān)Kl的動觸點，開關(guān)Kl的一個靜觸點通過二極管Dl和二極管D2連接電感L2的另一端，二極管Dl的陽極與二極管D2的陰極均連接交流電源AC的火線L，開關(guān)Kl的另一個靜觸點連接直流電源DC的正極，直流電源DC的負極連接電感L2的另一端；第一支路一端通過二極管D3連接正母線電容、即電容Cl的一端，二極管D3與正母線電容，即電容Cl相連的一端為單相PFC整流電路的正母線BUS+輸出端；第一支路另一端通過二極管D4連接負母線電容、即電容C2的一端，電容C2的另一端連接電容Cl的另一端，二極管D4與電容C2相連的一端為單相PFC整流電路的負母線BUS-輸出端；電容Cl和電容C2相連的連接點與交流電源AC中的零線N相連，電容Cl和電容C2相連的連接點與開關(guān)管Ql和開關(guān)管Q2相連的連接點相連。其中，電感LI和電感L2為單相PFC整流電路中的兩個PFC電感。開關(guān)Kl為第一切換開關(guān)。
[0051]在圖4?圖6任一圖所示的PFC整流器中，濾波電容為電容C5，電容C5的一端連接開關(guān)管Ql與開關(guān)管Q2相連的連接點；在圖4中，電容C5的另一端連接電感LI與開關(guān)Kl的動觸點(及開關(guān)Kl與電感L相連的連接點)相連的一端；在圖5中，電容C5的另一端連接直流電源DC的正極；在圖6中，電容C5的另一端連接直流電源DC的負極。
[0052]圖4或圖5所示的PFC整流器工作在電池模式時，開關(guān)Kl的動觸點與直流電源DC的正極連接的靜觸點接通，因此，圖4和圖5中，電容C5的連接方式是等同的。
[0053]圖4或圖5所示的PFC整流器工作在電池模式下時，開關(guān)Kl的動觸點連接開關(guān)Kl的兩個靜觸點中與直流電源DC正極相連的靜觸點，從而使得電感LI的一端通過開關(guān)Kl連接直流電源DC的正極。
[0054]圖4或圖5所示的PFC整流器工作在電池模式下為正母線電容，即電容Cl儲能時，直流電源DC、電感L1、開關(guān)管Ql、開關(guān)管Q2、電感L2、二極管D3、電容Cl和電容C5構(gòu)成Boost電路。開關(guān)管Ql的驅(qū)動信號VGS1、開關(guān)管Q2的驅(qū)動信號VGS2、電感LI上的電流ILl、二極管D6上的電流ID4、以及電感L2上的電流IL2如圖7所示，從圖7可以看出，電容C5流過了電感LI上的大部分紋波電流，即使在開關(guān)管Ql導(dǎo)通時電容C5上的電流也是有正有負的。開關(guān)管Q2以及電感L2上流過的電流為電感LI上流過的電流的平均值，而不是電感LI上的電流的峰值，這減小了開關(guān)管Q2的導(dǎo)通損耗，并減小了電感L2的銅耗；同時，由于電感L2上流過的電流為直流，開關(guān)管Q2導(dǎo)通，因此，直流電源DC的負極的電位被箝位在零線N的電位，這降低了 PFC整流器的電磁干擾。另外，由于電容的成本比二極管的成本低，并且電容的體積較小，因此，采用電容來降低電磁干擾的整流電路的體積比采用二極管來降低電磁干擾的整流電路的體積小。
[0055]圖4或圖5所示的PFC整流器工作在電池模式下為負母線電容，即電容C2儲能時，直流電源DC、電感L1、開關(guān)管Ql、開關(guān)管Q2、電感L2、二極管D4、電容C2和電容C5構(gòu)成Boost電路。其中，開關(guān)管Q2高頻斬波，開關(guān)管Ql導(dǎo)通，直流電源的正極的電位被箝位在零線N的電位，這降低了 PFC整流器的電磁干擾。
[0056]圖6所示的PFC整流器工作在電池模式下為正母線電容儲能時的情況與圖4或圖5所示的PFC整流器工作在電池模式下為正母線電容儲能時的情況相同，在此不再贅述。
[0057]圖6所示的PFC整流器工作在電池模式下為負母線電容儲能時的情況與圖4或圖5所示的PFC整流器工作在電池模式下為負母線電容儲能時的情況相同，在此不再贅述。
[0058]在圖8?圖10任一圖中，本發(fā)明實施例提供的PFC整流器中的單相PFC整流電路的結(jié)構(gòu)為:開關(guān)管Ql和開關(guān)管Q2串聯(lián)形成第一支路，電感LI的一端連接第一支路的一端，電感L2的一端連接第一支路的另一端；電感L2的另一端連接開關(guān)K2的動觸點，開關(guān)K2的一個靜觸點通過二極管D2和二極管Dl連接電感LI的另一端，二極管Dl的陽極與二極管D2的陰極均連接交流電源AC的火線L，開關(guān)K2的另一個靜觸點連接直流電源DC的負極，直流電源DC的正極連接電感LI的另一端；第一支路一端通過二極管D3連接正母線電容Cl的一端，二極管D3與正母線電容，即電容Cl相連的一端為單相PFC整流電路的正母線BUS+輸出端；第一支路另一端通過二極管D4連接負母線電容，即電容C2的一端，電容C2的另一端連接電容Cl的另一端，二極管D4與電容C2相連的一端為單相PFC整流電路的負母線BUS-輸出端；電容Cl和電容C2相連的連接點與交流電源AC中的零線N相連，電容Cl和電容C2相連的連接點與開關(guān)管Ql和開關(guān)管Q2相連的連接點相連。其中，電感LI和電感L2為單相PFC整流電路中的兩個PFC電感。開關(guān)K2為第二切換開關(guān)。
[0059]在圖8?圖10任一圖所示的PFC整流器中，濾波電容為電容C5，電容C5的一端連接開關(guān)管Ql與開關(guān)管Q2相連的連接點；在圖8中，電容C5的另一端連接直流電源DC的正極；在圖9中，電容C5的另一端連接電感L2與開關(guān)K2的動觸點(即電感L2與開關(guān)K2相連的連接點)相連的一端；在圖10中，電容C5的另一端連接直流電源DC的負極。
[0060]圖8所示的PFC整流器工作在電池模式下時的情況與圖4或圖5所示的PFC整流器工作在電池模式時下時的情況相同，在此不再贅述。
[0061]圖9或圖10所示的PFC整流器工作在電池模式時，開關(guān)K2的動觸點與直流電源DC的負極連接的靜觸點接通，因此，圖9和圖10中，電容C5的連接方式是等同的。
[0062]當本發(fā)明實施例提供的PFC整流器中的PFC整流電路為單相PFC整流電路、且PFC整流器中有兩個濾波電容時，本發(fā)明實施例提供的PFC整流器如圖11?圖13任一所示。
[0063]圖11?圖13任一所示的PFC整流器中的PFC整流電路與圖4?圖6任一所示PFC整流器中的PFC整流電路相同，并且，圖11中的兩個濾波電容，即電容C6和電容C7的連接方式是等同的，因此，圖4或圖5中的電容C5等效于圖11中的電容C6和電容C7并聯(lián)后的電容。
[0064]圖11所示的PFC整流器工作在電池模式下時的情況與圖4或圖5所示的PFC整流器工作在電池模式時下時的情況相同，在此不再贅述。
[0065]圖12所示的PFC整流器中的電容C7與圖4所示的PFC整流器中的電容C5的連接方式相同，圖12所示的PFC整流器中的電容C6與圖6所示的PFC整流器中的電容C5的連接方式相同。
[0066]圖12所示的PFC整流器工作在電池模式下時的情況與圖4以及圖6所示的PFC整流器工作在電池模式時下時的情況相同，在此不再贅述。
[0067]圖13所示的PFC整流器中的電容C7與圖5所示的PFC整流器中的電容C5的連接方式相同，圖13所示的PFC整流器中的電容C6與圖6所示的PFC整流器中的電容C5的連接方式相同。
[0068]圖13所示的PFC整流器工作在電池模式下時的情況與圖5以及圖6所示的PFC整流器工作在電池模式時下時的情況相同，在此不再贅述。
[0069]圖4?圖6和圖8?圖13所示的PFC整流器工作在電池模式時，在為正母線電容，即電容Cl儲能時，高頻開關(guān)單元為開關(guān)管Ql，工頻開關(guān)單元為開關(guān)管Q2 ;在為負母線電容，即電容C2儲能時，高頻開關(guān)單元為開關(guān)管Q2，工頻開關(guān)單元為開關(guān)管Ql。
[0070]當本發(fā)明實施例提供的PFC整流器中的PFC整流電路中的直流電源可以通過正、負母線電容充電時，本發(fā)明實施例提供的PFC整流器中的PFC整流電路如圖14所示，直流電源DC需要能夠與電路完全斷開，因此，直流電源的DC的正極通過開關(guān)K3連接第一 PFC電感LI，直流電源DC的負極通過開關(guān)K4連接第二 PFC電感L2，交流電源AC的火線L通過開關(guān)K5連接二極管Dl與二極管D2相連的連接點，交流電源AC的零線N通過開關(guān)K6連接PFC整流器中的中性點N;這樣，在開關(guān)K3和開關(guān)K4斷開、開關(guān)K5和開關(guān)K6閉合時，PFC整流器工作在交流模式，在開關(guān)K3和開關(guān)K4閉合、開關(guān)K5和開關(guān)K6斷開時，PFC整流器工作在電池模式。
[0071 ] 當需要為直流電源DC充電時，開關(guān)K3、開關(guān)K4均斷開，開關(guān)K5、開關(guān)K6和開關(guān)K7均閉合，開關(guān)管Q3高頻斬波；當開關(guān)管Q3導(dǎo)通時，電流由正直流母線BUS+流出，經(jīng)過開關(guān)K7、晶閘管SCR、直流電源DC、電感L3、和開關(guān)管Q3，回到負直流母線BUS-，也就是說，開關(guān)K7、晶閘管SCR、直流電源DC、電感L3、和開關(guān)管Q3構(gòu)成儲能回路；當開關(guān)管Q3關(guān)斷時，電感L3、二極管D5和電容C8構(gòu)成續(xù)流回路，繼續(xù)為直流電源DC充電。
[0072]每個濾波電容的一端連接PFC整流電路中高頻開關(guān)單元和工頻開關(guān)單元相連的連接點，即M點；針對一個濾波電容，該濾波電容的另一端可以連接圖14中的A點、B點、C點和D點中的任意一點(圖14中僅給出了濾波電容，即電容C5的另一端連接C點時的結(jié)構(gòu))。
[0073]在圖14中，當電容C5的另一端連接B點時，在為直流電源DC充電時，電容Cl、開關(guān)K7、晶閘管SCR和電容C5構(gòu)成回路，因此，電容Cl會通過晶閘管SCR為電容C5充電，這會產(chǎn)生很大的沖擊電流，可能損壞電路中的元器件。當電容C5的另一端連接A點時，在為直流電源DC充電時，電容Cl、開關(guān)K7、晶閘管SCR、直流電源DC和電容C5構(gòu)成回路，因此，電容Cl會通過晶閘管SCR為電容C5和直流電源DC充電，這同樣會產(chǎn)生很大的沖擊電流。
[0074]也就是說，當濾波電容的另一端直接連接PFC整流電路中的直流電源的正極，或者直接連接PFC整流電路中的直流電源的負極時，在為PFC整流電路中的直流電源充電時，正母線電容會為濾波電容充電，這會使電路中會產(chǎn)生很大的沖擊電流，可能會損壞電路中的元器件。
[0075]而當濾波電容的另一端連接第一 PFC電感與第一切換開關(guān)相連的連接點，或者連接第二 PFC電感與第二切換開關(guān)相連的連接點時，在為直流電源DC充電時，由于第一切換開關(guān)和第二切換開關(guān)均斷開，因此，濾波電容不會與為直流電源DC充電的回路相連，因此，正母線電容不能再為濾波電容充電，避免了電路中產(chǎn)生很大的沖擊電流。
[0076]因此，較佳地，本發(fā)明實施例提供的PFC整流器中的各個濾波電容的一端均連接PFC整流器中的PFC整流電路中的高頻開關(guān)單元和工頻開關(guān)單元相連的連接點；針對一個濾波電容，該濾波電容的另一端連接第一 PFC電感與第一切換開關(guān)相連的連接點，或者該濾波電容的另一端連接第二 PFC電感與第二切換開關(guān)相連的連接點。
[0077]當本發(fā)明實施例提供的PFC整流器中的PFC整流電路為兩相PFC整流電路時，本發(fā)明實施例提供的PFC整流器如圖15所示。圖15所示的PFC整流器中的PFC整流電路包括:二極管Dl和二極管D2串聯(lián)構(gòu)成第一支路，二極管D3和二極管D4串聯(lián)構(gòu)成第二支路，第一支路和第二支路并聯(lián)后的一端與電容Cl (正母線電容)的一端相連，連接點為正母線BUS+輸出端；第一支路和第二支路并聯(lián)后的另一端與電容C2(負母線電容)的一端相連，連接點為負母線BUS-輸出端；電容Cl的另一端與電容C2的另一端相連，并連接兩相交流電中的零線N ；電感LI的一端連接二極管Dl和二極管D2相連的連接點，電感LI的另一端通過開關(guān)Kl分別連接直流電源DC的正極和兩相交流電中的一相交流電的火線LI ;電感L2的一端連接二極管D3和二極管D4相連的連接點，電感L2的另一端通過開關(guān)K2分別連接直流電源DC的負極和兩相交流電中的另一相交流電的火線L2 ;開關(guān)管Ql和開關(guān)管Q2串聯(lián)后的一端連接二極管Dl和二極管D2相連的連接點，開關(guān)管Ql和開關(guān)管Q2串聯(lián)后的另一端連接兩相交流電中的零線N ;開關(guān)管Q3和開關(guān)管Q4串聯(lián)后的一端連接二極管D3和二極管D4相連的連接點，開關(guān)管Q3和開關(guān)管Q4串聯(lián)后的另一端連接兩相交流電中的零線N。
[0078]在圖15中，電感LI和電感L2為PFC整流電路中的兩個PFC電感，開關(guān)Kl為第一切換開關(guān)，開關(guān)K2為第二切換開關(guān)，濾波電容為電容C3。當圖15所示的PFC整流器工作在電池模式時，在為正母線電容，即電容Cl儲能時，工頻開關(guān)單元為開關(guān)管Q3和開關(guān)管Q4，尚頻開關(guān)單兀為開關(guān)管Ql和開關(guān)管Q2，在尚頻開關(guān)單兀導(dǎo)通時，可以僅控制開關(guān)管Ql導(dǎo)通，在高頻開關(guān)單元關(guān)斷時，可以僅控制開關(guān)管Ql關(guān)斷，在工頻開關(guān)單元導(dǎo)通時，可以僅控制開關(guān)管Q4導(dǎo)通，在工頻開關(guān)單元關(guān)斷時，可以僅控制開關(guān)管Q4關(guān)斷；在為負母線電容，即電容C2儲能時，尚頻開關(guān)單兀為開關(guān)管Q3和開關(guān)管Q4，尚頻開關(guān)單兀為開關(guān)管Ql和開關(guān)管Q2，在工頻開關(guān)單元導(dǎo)通時，可以僅控制開關(guān)管Ql導(dǎo)通，在工頻開關(guān)單元關(guān)斷時，可以僅控制開關(guān)管Ql關(guān)斷，在尚頻開關(guān)單兀導(dǎo)通時，可以僅控制開關(guān)管Q4導(dǎo)通，在尚頻開關(guān)單兀關(guān)斷時，可以僅控制開關(guān)管Q4關(guān)斷。
[0079]圖15中僅以PFC整流器中包含一個濾波電容，即電容C3為例進行說明，當然，PFC整流器中可以包含多個濾波電容，每一個濾波電容的一端均連接高頻開關(guān)單元和工頻開關(guān)單元相連的連接點；對任意一個濾波電容，該濾波電容的另一端可以連接圖15中的E、F、G、H四點中的任意一點。圖15中僅以濾波電容，即電容C3的另一端連接在G點為例進行說明。
[0080]圖15所示的PFC整流器中的濾波電容的連接方式與圖4?圖6和圖8?圖13所示的PFC整流器中的濾波電容的連接方式相同，因此，基于相同的理由，圖15所示的PFC整流器中的濾波電容也可以降低PFC整流器的電磁干擾。另外，由于電容的成本比二極管的成本低，并且電容的體積較小，因此，采用電容來降低電磁干擾的整流電路的體積比采用二極管來降低電磁干擾的整流電路的體積小。
[0081]另外，為了避免為直流電源DC充電時，在電路中產(chǎn)生很大的沖擊電流，基于與圖14所示的PFC整流器相同的原理，圖15所示的PFC整流器包括至少一個濾波電容時，每一個濾波電容的一端均連接高頻開關(guān)單元和工頻開關(guān)單元相連的連接點；對任意一個濾波電容，該濾波電容的另一端可以連接圖15中的G、H兩點中的任意一點，也就是說，該濾波電容的另一端連接第一 PFC電感與第一切換開關(guān)相連的連接點，或者連接第二 PFC電感與第二切換開關(guān)相連的連接點。
[0082]當本發(fā)明實施例提供的PFC整流器中的PFC整流電路為三相PFC整流電路、且PFC整流器中有一個濾波電容時，本發(fā)明實施例提供的PFC整流器如圖16?圖21所示。
[0083]圖16?圖18任一所示的PFC整流器中的PFC整流電路的結(jié)構(gòu)為:開關(guān)管Q3和開關(guān)管Q4串聯(lián)形成第二支路，電感L3的一端連接第一支路的一端，電感L4的一端連接第一支路的另一端；電感L3的另一端連接開關(guān)K3的動觸點，開關(guān)K3的一個靜觸點通過由第三支路、第四支路和第五支路并聯(lián)構(gòu)成的電路連接電感L4的另一端，其中，第三支路由二極管D5A和二極管D6A串聯(lián)構(gòu)成，第四支路由二極管D5B和二極管D6B串聯(lián)構(gòu)成，第五支路由二極管D5C和二極管D6C串聯(lián)構(gòu)成，并且，二極管D5A的陽極和二極管D6A陰極均連接三相交流電源AC的A相的火線L_A，二極管D5B的陽極和二極管D6B陰極均連接三相交流電源AC的B相的火線L_B，二極管D5C的陽極和二極管D6C陰極均連接三相交流電源AC的C相的火線L_C ;開關(guān)K3的另一個靜觸點連接直流電源DC的正極，直流電源DC的負極連接電感L4的另一端；第二支路一端通過二極管D7連接正母線電容，即電容C8的一端，二極管D7與電容C8相連的一端為三相PFC整流電路的正母線BUS+輸出端；第二支路另一端通過二極管D8連接負母線電容，即電容C9的一端，電容C9的另一端連接電容C8的另一端，二極管D8與電容C9相連的一端為三相PFC整流電路的負母線BUS-輸出端；電容C8和電容C9相連的連接點與交流電源AC中的零線N相連，電容C8和電容C9相連的連接點與開關(guān)管Q3和開關(guān)管Q4相連的連接點相連。其中，電感L3和電感L4為PFC整流電路中的兩個PFC電感，開關(guān)K3為第一切換開關(guān)。
[0084]在圖16和圖17中，濾波電容，即電容C12的一端連接開關(guān)管Q3和開關(guān)管Q4相連的連接點，另一端都連接了直流電源DC的正極，在圖16中，電容C12的另一端直接連接直流電源DC的正極，在圖15中，電容C12的另一端通過開關(guān)K3連接直流電源DC的正極，這兩種連接方式是等同的。
[0085]在圖18中，濾波電容，即電容C12的一端連接開關(guān)管Q3和開關(guān)管Q4相連的連接點，另一端連接了直流電源DC的負極。
[0086]圖19?圖21任一所示的PFC整流器中的PFC整流電路的結(jié)構(gòu)為:開關(guān)管Q3和開關(guān)管Q4串聯(lián)形成第二支路，電感L3的一端連接第一支路的一端，電感L4的一端連接第一支路的另一端；電感L4的另一端連接開關(guān)K4的動觸點，開關(guān)K4的一個靜觸點通過由第三支路、第四支路和第五支路并聯(lián)構(gòu)成的電路連接電感L3的另一端，其中，第三支路由二極管D5A和二極管D6A串聯(lián)構(gòu)成，第四支路由二極管D5B和二極管D6B串聯(lián)構(gòu)成，第五支路由二極管D5C和二極管D6C串聯(lián)構(gòu)成，并且，二極管D5A的陽極和二極管D6A陰極均連接三相交流電源AC的A相的火線L_A，二極管D5B的陽極和二極管D6B陰極均連接三相交流電源AC的B相的火線L_B，二極管D5C的陽極和二極管D6C陰極均連接三相交流電源AC的C相的火線L_C ;開關(guān)K4的另一個靜觸點連接直流電源DC的負極，直流電源DC的正極連接電感L3的另一端；第二支路一端通過二極管D7連接正母線電容，即電容C8的一端，二極管D7與電容C8相連的一端為三相PFC整流電路的正母線BUS+輸出端；第二支路另一端通過二極管D8連接負母線電容，即電容C9的一端，電容C9的另一端連接電容C8的另一端，二極管D8與電容C9相連的一端為三相PFC整流電路的負母線BUS-輸出端；電容C8和電容C9相連的連接點與交流電源AC中的零線N相連，電容C8和電容C9相連的連接點與開關(guān)管Q3和開關(guān)管Q4相連的連接點相連。其中，電感L3和電感L4為PFC整流電路中的兩個PFC電感，開關(guān)K4為第二切換開關(guān)。
[0087]在圖19中，濾波電容，即電容C12的一端連接開關(guān)管Q3和開關(guān)管Q4相連的連接點，另一端連接直流電源DC的正極。
[0088]在圖20和圖21中，濾波電容，即電容C12的一端連接開關(guān)管Q3和開關(guān)管Q4相連的連接點，另一端都連接了直流電源DC的負極，在圖21中，電容C12的另一端直接連接直流電源DC的負極，在圖20中，電容C12的另一端通過開關(guān)K4連接直流電源DC的負極，這兩種連接方式是等同的。
[0089]當本發(fā)明實施例提供的PFC整流器中的PFC整流電路為三相PFC整流電路、且PFC整流器中有兩個濾波電容時，本發(fā)明實施例提供的PFC整流器如圖22?圖24任一所示。
[0090]圖22?圖24任一所示的PFC整流器中的PFC整流電路與圖16?圖18任一所示的PFC整流器中的PFC整流電路相同，在此不再贅述。
[0091]圖22所示的PFC整流器中的兩個濾波電容，即電容C12和電容C13的連接方式是等同的，因此，圖22所示的PFC整流器與圖16或圖17所示的PFC整流器是等同的。
[0092]圖23所示的PFC整流器中的電容C13與圖16所示的PFC整流器中的電容C12的連接方式相同，圖23所示的PFC整流器中的電容C12與圖18所示的PFC整流器中的電容C12的連接方式相同。
[0093]圖24所示的PFC整流器中的電容C7與圖17所示的PFC整流器中的電容C12的連接方式相同，圖24所示的PFC整流器中的電容C12與圖18所示的PFC整流器中的電容C12的連接方式相同。
[0094]當兩個PFC整流器中的PFC整流電路一個為單相PFC整流電路，另一個為三相PFC整流電路時，如果這兩個PFC整流器中的濾波電容的連接方式相同，那么，當這兩個PFC整流器都工作在電池模式下時，這兩個PFC整流器的工作情況相同，也就是說，圖16?圖24所示的PFC整流器可以基于與圖4?圖6和圖8?圖13所示的PFC整流器同樣的原理降低電磁干擾，并減小PFC整流器的體積，降低PFC整流器的成本。
[0095]圖16?圖24所示的PFC整流器工作在電池模式時，在為正母線電容，即電容C8儲能時，高頻開關(guān)單元為開關(guān)管Q3，工頻開關(guān)單元為開關(guān)管Q4 ;在為負母線電容，即電容C9儲能時，尚頻開關(guān)單兀為開關(guān)管Q4，工頻開關(guān)單兀為開關(guān)管Q3。
[0096]同樣，基于與圖4?圖6和圖8?圖13所示的PFC整流器同樣的原理，為了避免為直流電源DC充電時的電流沖擊，圖16?圖24所示的PFC整流器中的濾波電容的一端均連接PFC整流電路中的工頻開關(guān)單元和高頻開關(guān)單元相連的連接點；針對一個濾波電容，該濾波電容的另一端連接第一 PFC電感與第一切換開關(guān)相連的連接點，或者連接第二 PFC電感與第二切換開關(guān)相連的連接點。
[0097]當然，本發(fā)明實施例提供的PFC整流器中的PFC整流電路還可以是其他的多相PFC整流電路，本發(fā)明實施例提供的PFC整流器中的濾波電容可以有N個，各個濾波電容的一端連接PFC整流電路中的工頻開關(guān)單元和高頻開關(guān)單元相連的連接點，其中，N個濾波電容中的M個濾波電容的另一端連接PFC整流器工作在電池模式下時直流電源DC的正極與第一PFC電感之間的任意點；N-M個濾波電容的另一端連接PFC整流器工作在電池模式下時直流電源DC的負極與第二 PFC電感之間的任意點。其中，M大于等于零，小于等于N。較佳地，為了避免為直流電源充電時的電流沖擊，本發(fā)明實施例提供的PFC整流器中的各個濾波電容的一端均連接PFC整流電路中的工頻開關(guān)單元和高頻開關(guān)單元相連的連接點，N個濾波電容中的M個濾波電容的另一端連接第一 PFC電感與第一切換開關(guān)相連的連接點，N-M個濾波電容的另一端連接第二 PFC電感與第二切換開關(guān)相連的連接點。
[0098]本發(fā)明實施例提供的一種不間斷電源，包括本發(fā)明實施例提供的PFC整流器。
[0099]本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解附圖只是一個優(yōu)選實施例的示意圖，附圖中的模塊或流程并不一定是實施本發(fā)明所必須的。
[0100]本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解實施例中的裝置中的模塊可以按照實施例描述進行分布于實施例的裝置中，也可以進行相應(yīng)變化位于不同于本實施例的一個或多個裝置中。上述實施例的模塊可以合并為一個模塊，也可以進一步拆分成多個子模塊。
[0101]上述本發(fā)明實施例序號僅僅為了描述，不代表實施例的優(yōu)劣。
[0102]顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本發(fā)明進行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種功率因數(shù)校正PFC整流器，其特征在于，包括PFC整流電路和至少一個濾波電容； 每個濾波電容的一端均連接所述PFC整流電路中的工頻開關(guān)單元和高頻開關(guān)單元相連的連接點；針對一個濾波電容，該濾波電容的另一端連接在第一PFC電感與為所述PFC整流器供電的直流電源的正極之間； 第一 PFC電感為所述PFC整流電路中的一個PFC電感，第二 PFC電感為所述PFC整流電路中的另一個PFC電感。2.如權(quán)利要求1所述的PFC整流器，其特征在于，一個濾波電容的另一端連接在第一PFC電感與為所述PFC整流器供電的直流電源的正極之間，具體包括: 該濾波電容的另一端直接連接所述直流電源的正極。3.如權(quán)利要求1所述的PFC整流器，其特征在于，所述直流電源的正極通過第一切換開關(guān)連接所述第一 PFC電感；一個濾波電容的另一端連接在第一 PFC電感與為所述PFC整流器供電的直流電源的正極之間，具體包括: 該濾波電容的另一端連接所述第一切換開關(guān)與所述第一 PFC電感相連的連接點； 其中，所述第一切換開關(guān)將所述PFC整流器在市電模式和電池模式之間切換。4.如權(quán)利要求1所述的PFC整流器，其特征在于，所述PFC整流電路為單相PFC整流電路或多相PFC整流電路。5.一種功率因數(shù)校正PFC整流器，其特征在于，包括PFC整流電路和至少一個濾波電容； 每個濾波電容的一端均連接所述PFC整流電路中的工頻開關(guān)單元和高頻開關(guān)單元相連的連接點；針對一個濾波電容，該濾波電容的另一端連接在第二 PFC電感與所述直流電源的負極之間； 第一 PFC電感為所述PFC整流電路中的一個PFC電感，第二 PFC電感為所述PFC整流電路中的另一個PFC電感。6.如權(quán)利要求5所述的PFC整流器，其特征在于，一個濾波電容的另一端連接在第二PFC電感與為所述PFC整流器供電的直流電源的負極之間，具體包括: 該濾波電容的另一端直接連接所述直流電源的負極。7.如權(quán)利要求5所述的PFC整流器，其特征在于，所述直流電源的負極通過第二切換開關(guān)連接所述第二 PFC電感；一個濾波電容的另一端連接在第二 PFC電感與為所述PFC整流器供電的直流電源的負極之間，具體包括: 該濾波電容的另一端連接所述第二切換開關(guān)與所述第二 PFC電感相連的連接點； 其中，所述第二切換開關(guān)將所述PFC整流器在市電模式和電池模式之間切換。8.如權(quán)利要求5所述的PFC整流器，其特征在于，所述PFC整流電路為單相PFC整流電路或多相PFC整流電路。9.一種不間斷電源，其特征在于，包括權(quán)利要求1?8任一所述的PFC整流器。
【文檔編號】H02M1/44GK105991020SQ201510051349
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2015年1月30日
【發(fā)明人】劉中偉, 沈?qū)毶? 劉順超, 盧軍
【申請人】力博特公司