多相交叉升压电路及其在有源功率因数校正技术中的应.doc
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4、痪垛庸幸醋旷猾甥籽戒丽姨倪婪核该哩鹤儒陌傻多相交叉升压电路及其在有源功率因数校正技术中的应用翁征明1,陈承志1,张正南2(1 深圳市智威堡科技有限公司,广东深圳518026)(2 北京电力电子新技术研究开发中心,北京100088)1引言在脉宽调制技术上发展起来的高频变换技术大大提高了电能的变换效率;缩小了电力电子产品的体积;减轻了其重量;从而降低了能耗;节省了材料。但因为高频脉宽调制变换技术大多采用电容滤波型整流电路(输入电流受滤波电容的影响为脉冲状态,如图1所示),所以功率因数低、输入电流谐波成分大,是公用电网中最主要的谐波源,对电力系统造成很大危害1。随着诸如开关电源、电子镇流器、电机变频
5、调速装置及家用电器等大量电力电子产品的应用,电力系统出现了日趋严重的高次谐波电流污染问题2。另外大多数电力电子产品的功率因数低,这样就给电网带来额外的负担,造成零线发热,影响供电质量。同时还增加了用户的电费3。抑制谐波和提高功率因数已成为电力电子技术所面临的一个重大课题,正在受到越来越多的关注。功率因数的提高不仅可抑制电网谐波,同时还可以降低输入电流及所消耗的功率,提高电网效率,改善电磁兼容性(EMC)。世界上许多国家和国际组织都对电力电子产品的功率因数及谐波成分作了限制。其中较有影响的是IEC555.2标准及IEC1000.3.2标准4,5。我国也于1984年和1993年分别制定了限制谐波的
6、规定和国家标准6。为了使电力电子产品的功率因数及谐波成分满足上述的规定和标准,可在整流桥和滤波电容之间加一级用于功率因数校正的功率变换电路,使输入电流为正弦波,从而提高功率因数,这就是有源功率因数校正技术。在用于功率因数校正的功率变换电路中,最常采用的是升压式电路。尤其是在小功率(几十瓦至上千瓦)的电力电子产品中,采用升压式的有源功率因数校正技术可使交流输入电流与交流输入电压保持同相位,使功率因数接近于11。但由于这种简单的传统升压式电路为单端电路拓扑,一般只适用于对输出功率为几十瓦至1千瓦左右的小功率电力电子产品进行有源功率因数校正,应用范围受到很大的局限。尽管在诸如分布式通讯电源等一些产品
7、中,可通过电源模块的并联来实现较大功率的输出7。但必须对各并联模块进行较为复杂的均流控制,因此成本高,电路复杂。本文所提出的多相交叉升压电路是一种新的,已获专利的多相升压电路拓扑(专利申请号No.0025742600130365)。在有源功率因数校正技术中使用这种多相交叉升压电路拓扑,只需对控制电路做很小的改变,就可将采用有源功率因数校正的电力电子产品的输出功率扩展至23kW以上。多相交叉升压式的有源功率因数校正技术具有输出功率大,电路简单,成本低等优点。这种新电路拓扑的采用大大扩展了有源功率因数校正技术在电力电子产品中的应用范围。2多相交叉升压电路的几种基本拓扑结构多相交叉升压电路为多端电路
8、拓扑,既可以做成双端的推挽式(即二路交叉移相),也可以做成三端式(即三路交叉移相)以及四路,五路直至N路(N2,整数)。从实用的角度来看,2路将会得到较广泛的应用。图2为推挽式升压电路拓扑。从图2可看出,它与图1所示的传统的单端式升压电路不同,推挽式升压电路由两路完全相同的单端升压电路并联组成。由两组相位相差180的驱动信号分别去驱动功率开关器件S1、S2,使两路交叉导通。通过调节驱动信号的占空比,可在一定范围内调节输出电压。如采用同样容量的功率开关器件,其输出功率为单端式升压电路的2倍。图3为双路并联推挽式升压电路拓扑。由两路推挽式升压电路直接并联,共用输入整流电路和输出电容。如采用同样容量
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