一种功率因数校正整流器和不间断电源的制作方法
【专利摘要】本发明实施例提供了一种PFC整流器和不间断电源，采用电容解决了整流电路电磁干扰的问题，并提高了PFC整流器的效率、降低了成本、减小了PFC整流器的体积。该PFC整流器，包括PFC整流电路和至少一个滤波电容；每个滤波电容的一端均连接PFC整流电路中的工频开关单元和高频开关单元相连的连接点；针对一个滤波电容，该滤波电容的另一端连接在第一PFC电感与为PFC整流器供电的直流电源的正极之间；其中，第一PFC电感为所述PFC整流电路中的一个PFC电感，第二PFC电感为所述PFC整流电路中的另一个PFC电感。
【专利说明】
一种功率因数校正整流器和不间断电源
技术领域
[0001]本发明涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种功率因数校正整流器和不间断电源。
【背景技术】
[0002]在线不间断电源(UPS，Uninterruptible Power Supply)中的功率因数校正(PFC，Power Factor Correct1n)整流电路在设计上尽可能的将AC/DC变换器与DC/DC变换器共用部分器件，以达到降低成本的目的。但是，使用单电池组的PFC整流电路，往往都存在着电磁干扰的问题。
[0003]图1所示的使用单电池组的三相PFC整流电路工作在电池模式下，开关Kl接电池组DC的正极，在正母线电容Cl储能时，开关管Q2导通，开关管Ql高频斩波，在开关管Ql导通时，电池组DC、电感L1、开关管Q1、开关管Q2、电感L2构成储能回路，给电感LI和电感L2充电；此时，电池组DC的负极的电位为-V_DC/2，其中，V_DC是电池组DC的电压；在开关管Ql关断时，电池组DC、电感L1、二极管D3、正母线电容Cl、开关管Q2、电感L2构成续流回路，电感LI和电感L2释放能量，正母线电容Cl储能；此时，电池组DC的负极的电位为(V_BUS-V_DC)/2，其中，V_BUS是图1所示的PFC整流电路的正母线输出端BUS+的电压与负母线输出端BUS-的电压之差。
[0004]图1所示的使用单电池组的三相PFC整流电路在电池模式下开关Kl接电池组DC的正极，在负母线电容C2储能时，开关管Ql常通，开关管Q2高频斩波，在开关管Q2导通时，电池组DC、电感L1、开关管Ql、开关管Q2、电感L2构成储能回路，给电感LI和电感L2充电；此时，电池组DC的负极的电位为_V_DC/2，其中，V_DC是电池组DC的电压；在开关管Q2关断时，电池组DC、电感L1、开关管Q1、负母线电容C2、二极管D4、电感L2构成续流回路，电感LI和电感L2释放能量，负母线电容C2储能；此时，电池组DC的负极的电位为-(V_BUS+V_DC)/2 ο
[0005]也就是说，当图1所示的PFC整流电路工作在电池模式下时，无论是为正母线电容储能的过程中，还是为负母线电容储能的过程中，电池组的负极的电位都在高频跳变，这会在电池组的正极连接的电容C4和电池组的负极连接的电容C3上形成很强的高频共模电流，从而形成电磁干扰。
[0006]针对图1所示的PFC整流电路工作在电池模式下形成电磁干扰的问题，目前的一种解决方案如图2所示。
[0007]图2所示的PFC整流电路在电池模式下开关Kl接电池组DC的正极，在正母线电容Cl储能时，开关管Q2导通，开关管Ql尚频斩波，在开关管Ql导通时，电池组DC、电感L1、开关管Ql、开关管Q2、电感L2构成储能回路，给电感LI和电感L2充电；同时，二极管D6、开关管Q2和电感L2构成回路；而在开关管Ql关断时，电池组DC、电感L1、二极管D3、正母线电容Cl、开关管Q2、电感L2构成续流回路，电感LI和电感L2释放能量，正母线电容Cl储能；同时，二极管D6、开关管Q2和电感L2也构成回路；在正母线电容Cl储能的过程中，开关管Ql的驱动信号VGS1、开关管Q2的驱动信号VGS2、电感LI上的电流IL1、二极管D6上的电流ID4、以及电感L2上的电流IL2如图3所示，从图3中可以看出在正母线电容Cl储能的过程中，二极管D6会流过所有的纹波电流，二极管D6基本常通或者轻微的零电流自然关断，由于电感L2上的电流基本不变，因此电感L2相当于一段导线，由于Q2导通，因此，电池组DC的负极的电位为交流电源AC的零线N的电位，不会发生跳变。
[0008]图2所示的PFC整流电路在电池模式下开关Kl接电池组DC的正极，在负母线电容C2储能时，开关管Ql导通，开关管Q2高频斩波，在开关管Q2导通时，电池组DC、电感L1、开关管Ql、开关管Q2、电感L2构成储能回路，给电感LI和电感L2充电；同时，二极管D5、电感LI和开关管Ql构成回路；而在开关管Q2关断时，电池组DC、电感L1、开关管Q1、负母线电容C2、二极管D4、电感L2构成续流回路，电感LI和电感L2释放能量，负母线电容C2储能；同时，二极管D5、电感LI和开关管Ql构成回路；同样地，在负母线电容C2储能的过程中，二极管D5会流过所有的纹波电流，二极管D5基本常通或者轻微的零电流自然关断，由于电感LI上的电流基本不变，因此电感LI相当于一段导线，由于Ql导通，因此，电池组DC的正极的电位为交流电源AC的零线N的电位，不会发生跳变。
[0009]由此可见，图2所示的PFC整流电路可以降低电磁干扰，但是，在为正母线电容Cl储能的过程中，二极管D6需要散热器，并且开关管Q2和电感L2流过的电流一直都是峰值电流，这使得开关管Q2的导通损耗和电感L2的铜耗很大；而在为负母线电容C2储能的过程中，二极管D5需要散热器，并且开关管Ql和电感LI流过的电流一直都是峰值电流，这使得开关管Ql的导通损耗和电感LI的铜耗很大。
[0010]综上所述，现有的PFC整流电路在增加了二极管之后，虽然可以降低电磁干扰，但是，增加了二极管之后的PFC整流电路中需要为新增的二极管加装散热器，这增大了 PFC整流电路的体积和成本，并且增加了二极管之后的PFC整流电路中的开关管的导通损耗和电感的铜耗都增大了。
【发明内容】
[0011]本发明实施例提供了一种PFC整流器和不间断电源，用以解决现有的PFC整流电路在增加二极管降低电磁干扰时，会增大PFC整流电路中的开关管的导通损耗和电感的铜耗，另外，还需要为新增的二极管加装散热器，这增大了 PFC整流电路的体积和成本的问题。
[0012]基于上述问题，本发明实施例提供的一种PFC整流器，包括PFC整流电路和至少一个滤波电容；
[0013]每个滤波电容的一端均连接所述PFC整流电路中的工频开关单元和高频开关单元相连的连接点；针对一个滤波电容，该滤波电容的另一端连接在第一 PFC电感与为所述PFC整流器供电的直流电源的正极之间；
[0014]第一 PFC电感为所述PFC整流电路中的一个PFC电感，第二 PFC电感为所述PFC整流电路中的另一个PFC电感。
[0015]可选地，针对一个滤波电容，该滤波电容的另一端直接连接所述直流电源的正极。
[0016]可选地，当所述直流电源的正极通过第一切换开关连接所述第一 PFC电感；一个滤波电容的另一端连接在第一 PFC电感与为所述PFC整流器供电的直流电源的正极之间，具体包括:
[0017]该滤波电容的另一端连接所述第一切换开关与所述第一 PFC电感相连的连接点；
[0018]其中，所述第一切换开关将所述PFC整流器在市电模式和电池模式之间切换。
[0019]本发明实施例提供的另一种PFC整流器，包括PFC整流电路和至少一个滤波电容；
[0020]每个滤波电容的一端均连接所述PFC整流电路中的工频开关单元和高频开关单元相连的连接点；针对一个滤波电容，该滤波电容的另一端连接在第二 PFC电感与所述直流电源的负极之间；
[0021]第一 PFC电感为所述PFC整流电路中的一个PFC电感，第二 PFC电感为所述PFC整流电路中的另一个PFC电感。
[0022]可选地，针对一个滤波电容，该滤波电容的另一端直接连接所述直流电源的负极。
[0023]可选地，当所述直流电源的负极通过第二切换开关连接所述第二 PFC电感；一个滤波电容的另一端连接在第二 PFC电感与为所述PFC整流器供电的直流电源的负极之间，具体包括:
[0024]该滤波电容的另一端连接所述第二切换开关与所述第二 PFC电感相连的连接点；
[0025]其中，所述第二切换开关将所述PFC整流器在市电模式和电池模式之间切换。
[0026]可选地，所述PFC整流电路为单相PFC整流电路。
[0027]可选地，所述PFC整流电路为多相PFC整流电路。
[0028]本发明实施例提供的一种不间断电源，包括本发明实施例提供的PFC整流器。
[0029]本发明实施例的有益效果包括:
[0030]本发明实施例提供的一种PFC整流器和不间断电源，在PFC整流电路中增加了至少一个滤波电容，每个滤波电容的一端均连接所述PFC整流电路中的工频开关单元和高频开关单元相连的连接点；该滤波电容的另一端连接在第一 PFC电感与为所述PFC整流器供电的直流电源的正极之间，或者，该滤波电容的另一端连接在第二 PFC电感与所述直流电源的负极之间；其中，第一 PFC电感为所述PFC整流电路中的一个PFC电感，第二 PFC电感为所述PFC整流电路中的另一个PFC电感；这样，滤波电容上流过与工频开关管相连的PFC电感上所有的纹波电流，因此，电池的正极或者负极被箝位在交流电源的零线N的电位，从而降低了电磁干扰；由于电容的成本低体积小，因此，相比于增加二极管来降低电磁干扰的PFC整流电路来说，PFC整流器的体积减小了 ；同时，由于工频开关管以及与其相连的PFC电感上流过的电流均为直流电源电流的平均值，因此，这减小了工频开关管的导通损耗和与工频开关管相连的PFC电感的铜耗。
【附图说明】
[0031]图1为现有技术中的PFC整流电路的结构示意图；
[0032]图2为现有技术中采用二极管来降低电磁干扰时的PFC整流电路的结构示意图；
[0033]图3为图2所示的PFC整流电路工作在电池模式时，PFC整流电路中的器件上的信号的示意图；
[0034]图4为本发明实施例提供的单相PFC整流器的结构示意图之一；
[0035]图5为本发明实施例提供的单相PFC整流器的结构示意图之二 ；
[0036]图6为本发明实施例提供的单相PFC整流器的结构示意图之三；
[0037]图7为图4或图5所示的单相PFC整流器工作在电池模式时，PFC整流器中的器件上的信号的示意图；
[0038]图8为本发明实施例提供的单相PFC整流器的结构示意图之四；
[0039]图9为本发明实施例提供的单相PFC整流器的结构示意图之五；
[0040]图10为本发明实施例提供的单相PFC整流器的结构示意图之六；
[0041]图11为本发明实施例提供的单相PFC整流器的结构示意图之七；
[0042]图12为本发明实施例提供的单相PFC整流器的结构示意图之八；
[0043]图13为本发明实施例提供的单相PFC整流器的结构示意图之九；
[0044]图14为本发明实施例提供的可以为直流电源充电的单相PFC整流器的结构示意图；
[0045]图15为本发明实施例提供的两相PFC整流器的结构不意图；
[0046]图16?图24为本发明实施例提供的三相PFC整流器的结构示意图。
【具体实施方式】
[0047]本发明实施例提供的一种PFC整流器和不间断电源，在PFC整流电路中增加了至少一个滤波电容，每个滤波电容的一端均连接所述PFC整流电路中的工频开关单元和高频开关单元相连的连接点；该滤波电容的另一端连接在第一 PFC电感与为所述PFC整流器供电的直流电源的正极之间，或者，该滤波电容的另一端连接在第二 PFC电感与所述直流电源的负极之间；相比于增加二极管来降低电磁干扰的PFC整流电路来说，本发明实施例提供的PFC整流器的不但能够降低电磁干扰还减小了体积；同时，还减小了 PFC整流电路中的工频开关管的导通损耗和与工频开关管相连的PFC电感的铜耗。
[0048]下面结合说明书附图，对本发明实施例提供的一种PFC整流器和不间断电源的【具体实施方式】进行说明。
[0049]当本发明实施例提供的PFC整流器中的PFC整流电路为单相PFC整流电路、且PFC整流器中有一个滤波电容时，本发明实施例提供的PFC整流器如图4?图6、图8?图10所不O
[0050]在图4?图6任一图中，本发明实施例提供的PFC整流器中的单相PFC整流电路的结构为:开关管Ql和开关管Q2串联形成第一支路，电感LI的一端连接第一支路的一端，电感L2的一端连接第一支路的另一端；电感LI的另一端连接开关Kl的动触点，开关Kl的一个静触点通过二极管Dl和二极管D2连接电感L2的另一端，二极管Dl的阳极与二极管D2的阴极均连接交流电源AC的火线L，开关Kl的另一个静触点连接直流电源DC的正极，直流电源DC的负极连接电感L2的另一端；第一支路一端通过二极管D3连接正母线电容、即电容Cl的一端，二极管D3与正母线电容，即电容Cl相连的一端为单相PFC整流电路的正母线BUS+输出端；第一支路另一端通过二极管D4连接负母线电容、即电容C2的一端，电容C2的另一端连接电容Cl的另一端，二极管D4与电容C2相连的一端为单相PFC整流电路的负母线BUS-输出端；电容Cl和电容C2相连的连接点与交流电源AC中的零线N相连，电容Cl和电容C2相连的连接点与开关管Ql和开关管Q2相连的连接点相连。其中，电感LI和电感L2为单相PFC整流电路中的两个PFC电感。开关Kl为第一切换开关。
[0051]在图4?图6任一图所示的PFC整流器中，滤波电容为电容C5，电容C5的一端连接开关管Ql与开关管Q2相连的连接点；在图4中，电容C5的另一端连接电感LI与开关Kl的动触点(及开关Kl与电感L相连的连接点)相连的一端；在图5中，电容C5的另一端连接直流电源DC的正极；在图6中，电容C5的另一端连接直流电源DC的负极。
[0052]图4或图5所示的PFC整流器工作在电池模式时，开关Kl的动触点与直流电源DC的正极连接的静触点接通，因此，图4和图5中，电容C5的连接方式是等同的。
[0053]图4或图5所示的PFC整流器工作在电池模式下时，开关Kl的动触点连接开关Kl的两个静触点中与直流电源DC正极相连的静触点，从而使得电感LI的一端通过开关Kl连接直流电源DC的正极。
[0054]图4或图5所示的PFC整流器工作在电池模式下为正母线电容，即电容Cl储能时，直流电源DC、电感L1、开关管Ql、开关管Q2、电感L2、二极管D3、电容Cl和电容C5构成Boost电路。开关管Ql的驱动信号VGS1、开关管Q2的驱动信号VGS2、电感LI上的电流ILl、二极管D6上的电流ID4、以及电感L2上的电流IL2如图7所示，从图7可以看出，电容C5流过了电感LI上的大部分纹波电流，即使在开关管Ql导通时电容C5上的电流也是有正有负的。开关管Q2以及电感L2上流过的电流为电感LI上流过的电流的平均值，而不是电感LI上的电流的峰值，这减小了开关管Q2的导通损耗，并减小了电感L2的铜耗；同时，由于电感L2上流过的电流为直流，开关管Q2导通，因此，直流电源DC的负极的电位被箝位在零线N的电位，这降低了 PFC整流器的电磁干扰。另外，由于电容的成本比二极管的成本低，并且电容的体积较小，因此，采用电容来降低电磁干扰的整流电路的体积比采用二极管来降低电磁干扰的整流电路的体积小。
[0055]图4或图5所示的PFC整流器工作在电池模式下为负母线电容，即电容C2储能时，直流电源DC、电感L1、开关管Ql、开关管Q2、电感L2、二极管D4、电容C2和电容C5构成Boost电路。其中，开关管Q2高频斩波，开关管Ql导通，直流电源的正极的电位被箝位在零线N的电位，这降低了 PFC整流器的电磁干扰。
[0056]图6所示的PFC整流器工作在电池模式下为正母线电容储能时的情况与图4或图5所示的PFC整流器工作在电池模式下为正母线电容储能时的情况相同，在此不再赘述。
[0057]图6所示的PFC整流器工作在电池模式下为负母线电容储能时的情况与图4或图5所示的PFC整流器工作在电池模式下为负母线电容储能时的情况相同，在此不再赘述。
[0058]在图8?图10任一图中，本发明实施例提供的PFC整流器中的单相PFC整流电路的结构为:开关管Ql和开关管Q2串联形成第一支路，电感LI的一端连接第一支路的一端，电感L2的一端连接第一支路的另一端；电感L2的另一端连接开关K2的动触点，开关K2的一个静触点通过二极管D2和二极管Dl连接电感LI的另一端，二极管Dl的阳极与二极管D2的阴极均连接交流电源AC的火线L，开关K2的另一个静触点连接直流电源DC的负极，直流电源DC的正极连接电感LI的另一端；第一支路一端通过二极管D3连接正母线电容Cl的一端，二极管D3与正母线电容，即电容Cl相连的一端为单相PFC整流电路的正母线BUS+输出端；第一支路另一端通过二极管D4连接负母线电容，即电容C2的一端，电容C2的另一端连接电容Cl的另一端，二极管D4与电容C2相连的一端为单相PFC整流电路的负母线BUS-输出端；电容Cl和电容C2相连的连接点与交流电源AC中的零线N相连，电容Cl和电容C2相连的连接点与开关管Ql和开关管Q2相连的连接点相连。其中，电感LI和电感L2为单相PFC整流电路中的两个PFC电感。开关K2为第二切换开关。
[0059]在图8?图10任一图所示的PFC整流器中，滤波电容为电容C5，电容C5的一端连接开关管Ql与开关管Q2相连的连接点；在图8中，电容C5的另一端连接直流电源DC的正极；在图9中，电容C5的另一端连接电感L2与开关K2的动触点(即电感L2与开关K2相连的连接点)相连的一端；在图10中，电容C5的另一端连接直流电源DC的负极。
[0060]图8所示的PFC整流器工作在电池模式下时的情况与图4或图5所示的PFC整流器工作在电池模式时下时的情况相同，在此不再赘述。
[0061]图9或图10所示的PFC整流器工作在电池模式时，开关K2的动触点与直流电源DC的负极连接的静触点接通，因此，图9和图10中，电容C5的连接方式是等同的。
[0062]当本发明实施例提供的PFC整流器中的PFC整流电路为单相PFC整流电路、且PFC整流器中有两个滤波电容时，本发明实施例提供的PFC整流器如图11?图13任一所示。
[0063]图11?图13任一所示的PFC整流器中的PFC整流电路与图4?图6任一所示PFC整流器中的PFC整流电路相同，并且，图11中的两个滤波电容，即电容C6和电容C7的连接方式是等同的，因此，图4或图5中的电容C5等效于图11中的电容C6和电容C7并联后的电容。
[0064]图11所示的PFC整流器工作在电池模式下时的情况与图4或图5所示的PFC整流器工作在电池模式时下时的情况相同，在此不再赘述。
[0065]图12所示的PFC整流器中的电容C7与图4所示的PFC整流器中的电容C5的连接方式相同，图12所示的PFC整流器中的电容C6与图6所示的PFC整流器中的电容C5的连接方式相同。
[0066]图12所示的PFC整流器工作在电池模式下时的情况与图4以及图6所示的PFC整流器工作在电池模式时下时的情况相同，在此不再赘述。
[0067]图13所示的PFC整流器中的电容C7与图5所示的PFC整流器中的电容C5的连接方式相同，图13所示的PFC整流器中的电容C6与图6所示的PFC整流器中的电容C5的连接方式相同。
[0068]图13所示的PFC整流器工作在电池模式下时的情况与图5以及图6所示的PFC整流器工作在电池模式时下时的情况相同，在此不再赘述。
[0069]图4?图6和图8?图13所示的PFC整流器工作在电池模式时，在为正母线电容，即电容Cl储能时，高频开关单元为开关管Ql，工频开关单元为开关管Q2 ;在为负母线电容，即电容C2储能时，高频开关单元为开关管Q2，工频开关单元为开关管Ql。
[0070]当本发明实施例提供的PFC整流器中的PFC整流电路中的直流电源可以通过正、负母线电容充电时，本发明实施例提供的PFC整流器中的PFC整流电路如图14所示，直流电源DC需要能够与电路完全断开，因此，直流电源的DC的正极通过开关K3连接第一 PFC电感LI，直流电源DC的负极通过开关K4连接第二 PFC电感L2，交流电源AC的火线L通过开关K5连接二极管Dl与二极管D2相连的连接点，交流电源AC的零线N通过开关K6连接PFC整流器中的中性点N;这样，在开关K3和开关K4断开、开关K5和开关K6闭合时，PFC整流器工作在交流模式，在开关K3和开关K4闭合、开关K5和开关K6断开时，PFC整流器工作在电池模式。
[0071 ] 当需要为直流电源DC充电时，开关K3、开关K4均断开，开关K5、开关K6和开关K7均闭合，开关管Q3高频斩波；当开关管Q3导通时，电流由正直流母线BUS+流出，经过开关K7、晶闸管SCR、直流电源DC、电感L3、和开关管Q3，回到负直流母线BUS-，也就是说，开关K7、晶闸管SCR、直流电源DC、电感L3、和开关管Q3构成储能回路；当开关管Q3关断时，电感L3、二极管D5和电容C8构成续流回路，继续为直流电源DC充电。
[0072]每个滤波电容的一端连接PFC整流电路中高频开关单元和工频开关单元相连的连接点，即M点；针对一个滤波电容，该滤波电容的另一端可以连接图14中的A点、B点、C点和D点中的任意一点(图14中仅给出了滤波电容，即电容C5的另一端连接C点时的结构)。
[0073]在图14中，当电容C5的另一端连接B点时，在为直流电源DC充电时，电容Cl、开关K7、晶闸管SCR和电容C5构成回路，因此，电容Cl会通过晶闸管SCR为电容C5充电，这会产生很大的冲击电流，可能损坏电路中的元器件。当电容C5的另一端连接A点时，在为直流电源DC充电时，电容Cl、开关K7、晶闸管SCR、直流电源DC和电容C5构成回路，因此，电容Cl会通过晶闸管SCR为电容C5和直流电源DC充电，这同样会产生很大的冲击电流。
[0074]也就是说，当滤波电容的另一端直接连接PFC整流电路中的直流电源的正极，或者直接连接PFC整流电路中的直流电源的负极时，在为PFC整流电路中的直流电源充电时，正母线电容会为滤波电容充电，这会使电路中会产生很大的冲击电流，可能会损坏电路中的元器件。
[0075]而当滤波电容的另一端连接第一 PFC电感与第一切换开关相连的连接点，或者连接第二 PFC电感与第二切换开关相连的连接点时，在为直流电源DC充电时，由于第一切换开关和第二切换开关均断开，因此，滤波电容不会与为直流电源DC充电的回路相连，因此，正母线电容不能再为滤波电容充电，避免了电路中产生很大的冲击电流。
[0076]因此，较佳地，本发明实施例提供的PFC整流器中的各个滤波电容的一端均连接PFC整流器中的PFC整流电路中的高频开关单元和工频开关单元相连的连接点；针对一个滤波电容，该滤波电容的另一端连接第一 PFC电感与第一切换开关相连的连接点，或者该滤波电容的另一端连接第二 PFC电感与第二切换开关相连的连接点。
[0077]当本发明实施例提供的PFC整流器中的PFC整流电路为两相PFC整流电路时，本发明实施例提供的PFC整流器如图15所示。图15所示的PFC整流器中的PFC整流电路包括:二极管Dl和二极管D2串联构成第一支路，二极管D3和二极管D4串联构成第二支路，第一支路和第二支路并联后的一端与电容Cl (正母线电容)的一端相连，连接点为正母线BUS+输出端；第一支路和第二支路并联后的另一端与电容C2(负母线电容)的一端相连，连接点为负母线BUS-输出端；电容Cl的另一端与电容C2的另一端相连，并连接两相交流电中的零线N ；电感LI的一端连接二极管Dl和二极管D2相连的连接点，电感LI的另一端通过开关Kl分别连接直流电源DC的正极和两相交流电中的一相交流电的火线LI ;电感L2的一端连接二极管D3和二极管D4相连的连接点，电感L2的另一端通过开关K2分别连接直流电源DC的负极和两相交流电中的另一相交流电的火线L2 ;开关管Ql和开关管Q2串联后的一端连接二极管Dl和二极管D2相连的连接点，开关管Ql和开关管Q2串联后的另一端连接两相交流电中的零线N ;开关管Q3和开关管Q4串联后的一端连接二极管D3和二极管D4相连的连接点，开关管Q3和开关管Q4串联后的另一端连接两相交流电中的零线N。
[0078]在图15中，电感LI和电感L2为PFC整流电路中的两个PFC电感，开关Kl为第一切换开关，开关K2为第二切换开关，滤波电容为电容C3。当图15所示的PFC整流器工作在电池模式时，在为正母线电容，即电容Cl储能时，工频开关单元为开关管Q3和开关管Q4，尚频开关单兀为开关管Ql和开关管Q2，在尚频开关单兀导通时，可以仅控制开关管Ql导通，在高频开关单元关断时，可以仅控制开关管Ql关断，在工频开关单元导通时，可以仅控制开关管Q4导通，在工频开关单元关断时，可以仅控制开关管Q4关断；在为负母线电容，即电容C2储能时，尚频开关单兀为开关管Q3和开关管Q4，尚频开关单兀为开关管Ql和开关管Q2，在工频开关单元导通时，可以仅控制开关管Ql导通，在工频开关单元关断时，可以仅控制开关管Ql关断，在尚频开关单兀导通时，可以仅控制开关管Q4导通，在尚频开关单兀关断时，可以仅控制开关管Q4关断。
[0079]图15中仅以PFC整流器中包含一个滤波电容，即电容C3为例进行说明，当然，PFC整流器中可以包含多个滤波电容，每一个滤波电容的一端均连接高频开关单元和工频开关单元相连的连接点；对任意一个滤波电容，该滤波电容的另一端可以连接图15中的E、F、G、H四点中的任意一点。图15中仅以滤波电容，即电容C3的另一端连接在G点为例进行说明。
[0080]图15所示的PFC整流器中的滤波电容的连接方式与图4?图6和图8?图13所示的PFC整流器中的滤波电容的连接方式相同，因此，基于相同的理由，图15所示的PFC整流器中的滤波电容也可以降低PFC整流器的电磁干扰。另外，由于电容的成本比二极管的成本低，并且电容的体积较小，因此，采用电容来降低电磁干扰的整流电路的体积比采用二极管来降低电磁干扰的整流电路的体积小。
[0081]另外，为了避免为直流电源DC充电时，在电路中产生很大的冲击电流，基于与图14所示的PFC整流器相同的原理，图15所示的PFC整流器包括至少一个滤波电容时，每一个滤波电容的一端均连接高频开关单元和工频开关单元相连的连接点；对任意一个滤波电容，该滤波电容的另一端可以连接图15中的G、H两点中的任意一点，也就是说，该滤波电容的另一端连接第一 PFC电感与第一切换开关相连的连接点，或者连接第二 PFC电感与第二切换开关相连的连接点。
[0082]当本发明实施例提供的PFC整流器中的PFC整流电路为三相PFC整流电路、且PFC整流器中有一个滤波电容时，本发明实施例提供的PFC整流器如图16?图21所示。
[0083]图16?图18任一所示的PFC整流器中的PFC整流电路的结构为:开关管Q3和开关管Q4串联形成第二支路，电感L3的一端连接第一支路的一端，电感L4的一端连接第一支路的另一端；电感L3的另一端连接开关K3的动触点，开关K3的一个静触点通过由第三支路、第四支路和第五支路并联构成的电路连接电感L4的另一端，其中，第三支路由二极管D5A和二极管D6A串联构成，第四支路由二极管D5B和二极管D6B串联构成，第五支路由二极管D5C和二极管D6C串联构成，并且，二极管D5A的阳极和二极管D6A阴极均连接三相交流电源AC的A相的火线L_A，二极管D5B的阳极和二极管D6B阴极均连接三相交流电源AC的B相的火线L_B，二极管D5C的阳极和二极管D6C阴极均连接三相交流电源AC的C相的火线L_C ;开关K3的另一个静触点连接直流电源DC的正极，直流电源DC的负极连接电感L4的另一端；第二支路一端通过二极管D7连接正母线电容，即电容C8的一端，二极管D7与电容C8相连的一端为三相PFC整流电路的正母线BUS+输出端；第二支路另一端通过二极管D8连接负母线电容，即电容C9的一端，电容C9的另一端连接电容C8的另一端，二极管D8与电容C9相连的一端为三相PFC整流电路的负母线BUS-输出端；电容C8和电容C9相连的连接点与交流电源AC中的零线N相连，电容C8和电容C9相连的连接点与开关管Q3和开关管Q4相连的连接点相连。其中，电感L3和电感L4为PFC整流电路中的两个PFC电感，开关K3为第一切换开关。
[0084]在图16和图17中，滤波电容，即电容C12的一端连接开关管Q3和开关管Q4相连的连接点，另一端都连接了直流电源DC的正极，在图16中，电容C12的另一端直接连接直流电源DC的正极，在图15中，电容C12的另一端通过开关K3连接直流电源DC的正极，这两种连接方式是等同的。
[0085]在图18中，滤波电容，即电容C12的一端连接开关管Q3和开关管Q4相连的连接点，另一端连接了直流电源DC的负极。
[0086]图19?图21任一所示的PFC整流器中的PFC整流电路的结构为:开关管Q3和开关管Q4串联形成第二支路，电感L3的一端连接第一支路的一端，电感L4的一端连接第一支路的另一端；电感L4的另一端连接开关K4的动触点，开关K4的一个静触点通过由第三支路、第四支路和第五支路并联构成的电路连接电感L3的另一端，其中，第三支路由二极管D5A和二极管D6A串联构成，第四支路由二极管D5B和二极管D6B串联构成，第五支路由二极管D5C和二极管D6C串联构成，并且，二极管D5A的阳极和二极管D6A阴极均连接三相交流电源AC的A相的火线L_A，二极管D5B的阳极和二极管D6B阴极均连接三相交流电源AC的B相的火线L_B，二极管D5C的阳极和二极管D6C阴极均连接三相交流电源AC的C相的火线L_C ;开关K4的另一个静触点连接直流电源DC的负极，直流电源DC的正极连接电感L3的另一端；第二支路一端通过二极管D7连接正母线电容，即电容C8的一端，二极管D7与电容C8相连的一端为三相PFC整流电路的正母线BUS+输出端；第二支路另一端通过二极管D8连接负母线电容，即电容C9的一端，电容C9的另一端连接电容C8的另一端，二极管D8与电容C9相连的一端为三相PFC整流电路的负母线BUS-输出端；电容C8和电容C9相连的连接点与交流电源AC中的零线N相连，电容C8和电容C9相连的连接点与开关管Q3和开关管Q4相连的连接点相连。其中，电感L3和电感L4为PFC整流电路中的两个PFC电感，开关K4为第二切换开关。
[0087]在图19中，滤波电容，即电容C12的一端连接开关管Q3和开关管Q4相连的连接点，另一端连接直流电源DC的正极。
[0088]在图20和图21中，滤波电容，即电容C12的一端连接开关管Q3和开关管Q4相连的连接点，另一端都连接了直流电源DC的负极，在图21中，电容C12的另一端直接连接直流电源DC的负极，在图20中，电容C12的另一端通过开关K4连接直流电源DC的负极，这两种连接方式是等同的。
[0089]当本发明实施例提供的PFC整流器中的PFC整流电路为三相PFC整流电路、且PFC整流器中有两个滤波电容时，本发明实施例提供的PFC整流器如图22?图24任一所示。
[0090]图22?图24任一所示的PFC整流器中的PFC整流电路与图16?图18任一所示的PFC整流器中的PFC整流电路相同，在此不再赘述。
[0091]图22所示的PFC整流器中的两个滤波电容，即电容C12和电容C13的连接方式是等同的，因此，图22所示的PFC整流器与图16或图17所示的PFC整流器是等同的。
[0092]图23所示的PFC整流器中的电容C13与图16所示的PFC整流器中的电容C12的连接方式相同，图23所示的PFC整流器中的电容C12与图18所示的PFC整流器中的电容C12的连接方式相同。
[0093]图24所示的PFC整流器中的电容C7与图17所示的PFC整流器中的电容C12的连接方式相同，图24所示的PFC整流器中的电容C12与图18所示的PFC整流器中的电容C12的连接方式相同。
[0094]当两个PFC整流器中的PFC整流电路一个为单相PFC整流电路，另一个为三相PFC整流电路时，如果这两个PFC整流器中的滤波电容的连接方式相同，那么，当这两个PFC整流器都工作在电池模式下时，这两个PFC整流器的工作情况相同，也就是说，图16?图24所示的PFC整流器可以基于与图4?图6和图8?图13所示的PFC整流器同样的原理降低电磁干扰，并减小PFC整流器的体积，降低PFC整流器的成本。
[0095]图16?图24所示的PFC整流器工作在电池模式时，在为正母线电容，即电容C8储能时，高频开关单元为开关管Q3，工频开关单元为开关管Q4 ;在为负母线电容，即电容C9储能时，尚频开关单兀为开关管Q4，工频开关单兀为开关管Q3。
[0096]同样，基于与图4?图6和图8?图13所示的PFC整流器同样的原理，为了避免为直流电源DC充电时的电流冲击，图16?图24所示的PFC整流器中的滤波电容的一端均连接PFC整流电路中的工频开关单元和高频开关单元相连的连接点；针对一个滤波电容，该滤波电容的另一端连接第一 PFC电感与第一切换开关相连的连接点，或者连接第二 PFC电感与第二切换开关相连的连接点。
[0097]当然，本发明实施例提供的PFC整流器中的PFC整流电路还可以是其他的多相PFC整流电路，本发明实施例提供的PFC整流器中的滤波电容可以有N个，各个滤波电容的一端连接PFC整流电路中的工频开关单元和高频开关单元相连的连接点，其中，N个滤波电容中的M个滤波电容的另一端连接PFC整流器工作在电池模式下时直流电源DC的正极与第一PFC电感之间的任意点；N-M个滤波电容的另一端连接PFC整流器工作在电池模式下时直流电源DC的负极与第二 PFC电感之间的任意点。其中，M大于等于零，小于等于N。较佳地，为了避免为直流电源充电时的电流冲击，本发明实施例提供的PFC整流器中的各个滤波电容的一端均连接PFC整流电路中的工频开关单元和高频开关单元相连的连接点，N个滤波电容中的M个滤波电容的另一端连接第一 PFC电感与第一切换开关相连的连接点，N-M个滤波电容的另一端连接第二 PFC电感与第二切换开关相连的连接点。
[0098]本发明实施例提供的一种不间断电源，包括本发明实施例提供的PFC整流器。
[0099]本领域技术人员可以理解附图只是一个优选实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。
[0100]本领域技术人员可以理解实施例中的装置中的模块可以按照实施例描述进行分布于实施例的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施例的一个或多个装置中。上述实施例的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。
[0101]上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
[0102]显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
【主权项】
1.一种功率因数校正PFC整流器，其特征在于，包括PFC整流电路和至少一个滤波电容； 每个滤波电容的一端均连接所述PFC整流电路中的工频开关单元和高频开关单元相连的连接点；针对一个滤波电容，该滤波电容的另一端连接在第一PFC电感与为所述PFC整流器供电的直流电源的正极之间； 第一 PFC电感为所述PFC整流电路中的一个PFC电感，第二 PFC电感为所述PFC整流电路中的另一个PFC电感。2.如权利要求1所述的PFC整流器，其特征在于，一个滤波电容的另一端连接在第一PFC电感与为所述PFC整流器供电的直流电源的正极之间，具体包括: 该滤波电容的另一端直接连接所述直流电源的正极。3.如权利要求1所述的PFC整流器，其特征在于，所述直流电源的正极通过第一切换开关连接所述第一 PFC电感；一个滤波电容的另一端连接在第一 PFC电感与为所述PFC整流器供电的直流电源的正极之间，具体包括: 该滤波电容的另一端连接所述第一切换开关与所述第一 PFC电感相连的连接点； 其中，所述第一切换开关将所述PFC整流器在市电模式和电池模式之间切换。4.如权利要求1所述的PFC整流器，其特征在于，所述PFC整流电路为单相PFC整流电路或多相PFC整流电路。5.一种功率因数校正PFC整流器，其特征在于，包括PFC整流电路和至少一个滤波电容； 每个滤波电容的一端均连接所述PFC整流电路中的工频开关单元和高频开关单元相连的连接点；针对一个滤波电容，该滤波电容的另一端连接在第二 PFC电感与所述直流电源的负极之间； 第一 PFC电感为所述PFC整流电路中的一个PFC电感，第二 PFC电感为所述PFC整流电路中的另一个PFC电感。6.如权利要求5所述的PFC整流器，其特征在于，一个滤波电容的另一端连接在第二PFC电感与为所述PFC整流器供电的直流电源的负极之间，具体包括: 该滤波电容的另一端直接连接所述直流电源的负极。7.如权利要求5所述的PFC整流器，其特征在于，所述直流电源的负极通过第二切换开关连接所述第二 PFC电感；一个滤波电容的另一端连接在第二 PFC电感与为所述PFC整流器供电的直流电源的负极之间，具体包括: 该滤波电容的另一端连接所述第二切换开关与所述第二 PFC电感相连的连接点； 其中，所述第二切换开关将所述PFC整流器在市电模式和电池模式之间切换。8.如权利要求5所述的PFC整流器，其特征在于，所述PFC整流电路为单相PFC整流电路或多相PFC整流电路。9.一种不间断电源，其特征在于，包括权利要求1?8任一所述的PFC整流器。
【文档编号】H02M1/44GK105991020SQ201510051349
【公开日】2016年10月5日
【申请日】2015年1月30日
【发明人】刘中伟, 沈宝山, 刘顺超, 卢军
【申请人】力博特公司