專(zhuān)利名稱：環(huán)形轉(zhuǎn)換器以及運(yùn)行方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種環(huán)形轉(zhuǎn)換器(cyclo-converter )以及運(yùn)行環(huán)形轉(zhuǎn)換器 的方法。具體但非排他性地而言，本發(fā)明涉及適用于將三相AC電源轉(zhuǎn)換 為DC輸出的三相全諧振環(huán)形轉(zhuǎn)換器。盡管本發(fā)明的轉(zhuǎn)換器可特別適用于 電信電源，可以想到，其可適用于寬廣范圍內(nèi)的應(yīng)用場(chǎng)合。
背景技術(shù)：
在例如電信電源等的應(yīng)用中，轉(zhuǎn)換器必須滿足關(guān)于總諧波失真、諧波 電流限制、隔離等要求，同時(shí)，也實(shí)現(xiàn)高的轉(zhuǎn)換效率。用于電信和大型計(jì) 算機(jī)應(yīng)用的隔離AC至DC開(kāi)關(guān)模式電源的性能要求已經(jīng)在很大程度上通 過(guò)采用兩級(jí)電源設(shè)計(jì)得到滿足。第一電力轉(zhuǎn)換級(jí)通過(guò)使用某種形式的PFC 受控升壓轉(zhuǎn)換器而滿足實(shí)現(xiàn)功率因數(shù)校正的目的。小型電源傾向于使用單 相干線(mains)輸入，而較大的電源傾向于采用三相干線輸入，因此，需 要某種形式的三相PFC升壓轉(zhuǎn)換器(例如Vienna轉(zhuǎn)換器)。第二電力轉(zhuǎn) 換級(jí)實(shí)現(xiàn)變壓/隔離以及輸出電壓/電流控制的目的。這種第二級(jí)轉(zhuǎn)換器通常 使用諧振開(kāi)關(guān)技術(shù)，以便使得轉(zhuǎn)換效率最大化，并使電源設(shè)計(jì)方案的尺寸 和冷卻要求最小化(因此使成本最小化)。兩級(jí)級(jí)連電源的問(wèn)題在于總的 轉(zhuǎn)換損耗是各個(gè)轉(zhuǎn)換級(jí)的損耗的總和。在每個(gè)級(jí)實(shí)現(xiàn)典型的96%的轉(zhuǎn)換效 率的情況下，典型地得到92%的總效率。
高的理論單級(jí)效率的承諾已經(jīng)誘惑許多電源設(shè)計(jì)者試圖開(kāi)發(fā)有效的單 級(jí)AC至DC開(kāi)關(guān)模式電源。與單級(jí)轉(zhuǎn)換器相關(guān)聯(lián)的能量存儲(chǔ)要求已經(jīng)導(dǎo) 致具有低的總轉(zhuǎn)換效率的復(fù)雜的單級(jí)設(shè)計(jì)，其不具有優(yōu)于傳統(tǒng)兩級(jí)設(shè)計(jì)方 法的任何實(shí)際優(yōu)點(diǎn)。
圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)的全橋環(huán)形轉(zhuǎn)換器，其具有經(jīng)由三相線7-9被供
6電的六個(gè)雙向開(kāi)關(guān)1-6，其驅(qū)動(dòng)原方10提供輸出變壓器(primary 10 offer output transformer) 11。開(kāi)關(guān)1包含與體二極管15并聯(lián)的前向MOSFET 13，其和與體二極管16并聯(lián)的反向MOSFET 14串聯(lián)。開(kāi)關(guān)2和3具有同 樣的構(gòu)造。半橋整流器12被設(shè)置在變壓的輸出上。環(huán)形轉(zhuǎn)換器受到硬開(kāi)關(guān)， 以便進(jìn)行PWM控制。為了在輸出上實(shí)現(xiàn)希望的電壓，將上下開(kāi)關(guān)序列偏 移需要的量。偏移程度決定了輸出變壓器被短路的時(shí)間周期，并實(shí)現(xiàn)電流 在環(huán)形轉(zhuǎn)換器內(nèi)循環(huán)的時(shí)間周期。這種被循環(huán)的電流(與被傳送到電流倍 加器12的電流完全不同)在其經(jīng)過(guò)開(kāi)關(guān)1至6時(shí)引發(fā)損耗。這種方法提供 了容易受到控制的轉(zhuǎn)換器，因?yàn)檩敵鲭妷嚎扇菀椎赝ㄟ^(guò)調(diào)節(jié)上下開(kāi)關(guān)的偏 移而被拉低。然而，這種轉(zhuǎn)換器需要12個(gè)開(kāi)關(guān)部件，且所使用的硬開(kāi)關(guān)需 要高額定(highly rated )部件來(lái)處理尖峰和損耗。另外，這種的轉(zhuǎn)換器典 型地僅僅具有大約93%的轉(zhuǎn)換效率，并且，損耗以及大量的電力部件使得 轉(zhuǎn)換器在物理上龐大且制it^來(lái)很貴。
Proceeding Of The High-Frequency Power Conversion Conference (Toronto, Canada; June 9-14, 1991; pp. 252-264)的公開(kāi)"A Zero-Voltage Switched, Three-Phase PWM Switching Rectifier With Power Factor Correction"公開(kāi)了全橋環(huán)形轉(zhuǎn)換器，其中，使用諧振接通(resonant switchingin)來(lái)應(yīng)用開(kāi)關(guān)序列。然而，開(kāi)關(guān)是簡(jiǎn)單的導(dǎo)通/關(guān)斷開(kāi)關(guān)，且開(kāi) 關(guān)序列僅僅部分得到最優(yōu)化，不提供全諧振開(kāi)關(guān)。
已經(jīng)提供了一系列使用全諧振開(kāi)關(guān)(即被開(kāi)關(guān)的電流在開(kāi)通和截至?xí)r 接近于零，以便在所有的開(kāi)關(guān)點(diǎn)上實(shí)現(xiàn)"軟開(kāi)關(guān)")的諧振轉(zhuǎn)換器。然而， 這樣的轉(zhuǎn)換器包含復(fù)雜的控制電路，并僅僅具有開(kāi)關(guān)DC電源。
人們希望提供具有高轉(zhuǎn)換效率、低電力部件量、低額定電力部件、無(wú) 大電感或蓄電部件以及低諧波失真的適用于寬廣范圍的輸入電壓的隔離轉(zhuǎn) 換器。
本發(fā)明的目的在于提供一種滿足上述要求的轉(zhuǎn)換器，或至少向公眾提 供有用的選捧。

發(fā)明內(nèi)容
提供了一種環(huán)形轉(zhuǎn)換器，其包含諧振電路，其中，通過(guò)諧振電路的諧 振來(lái)決定開(kāi)關(guān)。這可被實(shí)現(xiàn)為全諧振三相半橋環(huán)形轉(zhuǎn)換器。還公開(kāi)了切換 環(huán)形轉(zhuǎn)換器以控制轉(zhuǎn)換器輸出并提供功率因數(shù)校正的方法。介紹了多個(gè)實(shí) 施例，且下面的實(shí)施例僅應(yīng)被看作非限制性示例性實(shí)施例。
根據(jù)第一實(shí)施形態(tài)，提供了一種用于驅(qū)動(dòng)電感性負(fù)載的三相半橋環(huán)形
轉(zhuǎn)換器，其包含
I. 三相輸入
II. 各輸入與第 一輸出線之間的雙向開(kāi)關(guān)；
III. 各輸入與第二輸出線之間的電容器；以及
IV. 控制器，其基于輸出電壓和/或輸入電壓控制雙向開(kāi)關(guān)的開(kāi)關(guān)。 根據(jù)另 一實(shí)施形態(tài)，提供了 一種如權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的三相半
橋環(huán)形轉(zhuǎn)換器，其中，控制器取決于環(huán)形轉(zhuǎn)換器的輸出對(duì)雙向開(kāi)關(guān)的開(kāi)關(guān) 頻率進(jìn)行控制。
才艮據(jù)另一實(shí)施形態(tài)，提供了一種全諧振環(huán)形轉(zhuǎn)換器，其中，開(kāi)關(guān)為具 有導(dǎo)通狀態(tài)的四模式雙向開(kāi)關(guān)，其各自具有并聯(lián)的阻塞二極管(blocking diode),其中，對(duì)于給定的周期，反向開(kāi)關(guān)在前向開(kāi)關(guān)之前被開(kāi)通，以便 使得自然電壓等級(jí)能夠促進(jìn)開(kāi)關(guān)。
還提供了一種方法，該方法通過(guò)依賴于希望輸出與實(shí)際輸出之間的差 對(duì)環(huán)形轉(zhuǎn)換器的開(kāi)關(guān)頻率進(jìn)行控制，對(duì)全諧振環(huán)形轉(zhuǎn)換器的輸出進(jìn)行控制。
還提供了一種方法，該方法通過(guò)對(duì)各相被開(kāi)通的時(shí)間比進(jìn)行調(diào)節(jié)，對(duì) 三相半橋環(huán)形轉(zhuǎn)換器的功牟因數(shù)進(jìn)行校正。
還提供了一種方法，該方法通過(guò)從最大到最小絕對(duì)電壓以重復(fù)的序列 控制相的主開(kāi)關(guān)序列，對(duì)全諧振環(huán)形轉(zhuǎn)換器的開(kāi)關(guān)進(jìn)行控制。
還提供了一種以大于供電頻率的開(kāi)關(guān)頻率對(duì)包含諧振電路的環(huán)形轉(zhuǎn)換 器進(jìn)行切換的方法，其中，進(jìn)行切換，使得開(kāi)關(guān)頻率時(shí)的諧振電壓用于促 進(jìn)開(kāi)關(guān)的軟開(kāi)關(guān)。
8還提供了一種對(duì)全諧振環(huán)形轉(zhuǎn)換器進(jìn)行切換的方法，其中，開(kāi)關(guān)是雙 向開(kāi)關(guān)，其各自包含各自具有并聯(lián)的阻塞二極管的前向開(kāi)關(guān)和反向開(kāi)關(guān)， 該方法包含開(kāi)通阻塞開(kāi)關(guān)，以便允許諧振電壓促進(jìn)前向開(kāi)關(guān)的開(kāi)關(guān)。


附圖并入說(shuō)明書(shū)并作為說(shuō)明書(shū)的一部分，其示出了本發(fā)明的實(shí)施例， 并與上面給出的對(duì)本發(fā)明的一般介紹以及下面給出的對(duì)實(shí)施例的詳細(xì)說(shuō)明 一起用于闡釋本發(fā)明的原理。
圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)中的環(huán)形轉(zhuǎn)換器；
圖2示出了半橋環(huán)形轉(zhuǎn)換器；
圖3示出了三相AC電源的電壓波形；
圖4示出了圖2所示環(huán)形轉(zhuǎn)換器的開(kāi)關(guān)序列；
圖5示出了環(huán)形轉(zhuǎn)換器的上下開(kāi)關(guān)的開(kāi)關(guān)序列；
圖6示出了三相波形的開(kāi)關(guān)序列；
圖7示出了正常開(kāi)關(guān)過(guò)程中所有開(kāi)關(guān)的開(kāi)關(guān)序列；
圖8示出了接近過(guò)零點(diǎn)的所有開(kāi)關(guān)的開(kāi)關(guān)序列；
圖9示出了接近相的大小交叉(magnitude crossing)的所有開(kāi)關(guān)的開(kāi)
關(guān)序列；
圖IO示出了圖2所示環(huán)形轉(zhuǎn)換器的串聯(lián)諧振LLC電路的傳遞函數(shù)；
圖ll示出了控制圖2所示環(huán)形轉(zhuǎn)換器的控制器的原理圖12示出了替代性電流反饋控制電路；
圖13示出了圖2所示環(huán)形諧振器所用的第一開(kāi)關(guān)元件；
圖14示出了圖2所示環(huán)形諧振器所用的另一開(kāi)關(guān)元件；
圖15示出了圖2所示環(huán)形諧振器所用的另一開(kāi)關(guān)元件；
圖16示出了圖2所示環(huán)形諧振器所用的另一開(kāi)關(guān)元件；
圖17示出了雙向半橋環(huán)形諧振器。
具體實(shí)施方式
圖2示出了根據(jù)第一實(shí)施例的半橋環(huán)形轉(zhuǎn)換器。環(huán)形轉(zhuǎn)換器包含構(gòu)成 半橋的雙向開(kāi)關(guān)17-19以及電容器20-22。開(kāi)關(guān)17包含與體二極管36并聯(lián) 的MOSFET 35，其和與體二極管38并聯(lián)的MOSFET 37串聯(lián)。開(kāi)關(guān)17 具有四種狀態(tài)
1. 開(kāi)通(MOSFET 35和MOSFET 37開(kāi)通)；
2. 關(guān)斷(MOSFET 35與37關(guān)斷)
3. 前向二極管(MOSFET37開(kāi)通，開(kāi)通體二極管36 );
4. 反向二極管(MOSFET 35開(kāi)通，開(kāi)通體二極管38 )。 開(kāi)關(guān)18和19為類(lèi)似的構(gòu)造。通過(guò)使用四種開(kāi)關(guān)狀態(tài)，可如下所述地實(shí)現(xiàn) 全諧振開(kāi)關(guān)。
三相供電線23-25向半橋提供三相AC電源。環(huán)形轉(zhuǎn)換器的輸出驅(qū)動(dòng) LLC諧振電路，該電路由電感器26、電容器27以及變壓器29的原方線圈 28構(gòu)成。輸出線圏30和31經(jīng)由二極管32與33以及電容器34被連接， 以便構(gòu)成半橋整流器35。
將會(huì)明了，電路通過(guò)六個(gè)晶體管實(shí)現(xiàn)(與圖1所示環(huán)形轉(zhuǎn)換器的12 個(gè)相比)。電容器20-22構(gòu)成半橋中心點(diǎn)。電感器26和電容器27構(gòu)成串 聯(lián)諧振電路。為了實(shí)現(xiàn)低負(fù)載輸出電壓調(diào)節(jié)，通過(guò)設(shè)置主變壓器29的鐵心 的間隙，諧振電路可以容易地從簡(jiǎn)單的LC諧振電路變換為L(zhǎng)LC諧振電路。 輸出電壓控制的主要方法通過(guò)可變頻率控制實(shí)現(xiàn)?？勺冾l率控制對(duì)串聯(lián)諧 振轉(zhuǎn)換器的^f吏用消除了對(duì)任何輸出電感器的需求(如圖1所示PWM受控 環(huán)形轉(zhuǎn)換器所需要)。
六個(gè)晶體管各自受到單獨(dú)的控制。個(gè)體晶體管的序列順序和控制實(shí)現(xiàn) 兩個(gè)主要功能
■三電壓等級(jí)高頻波形被饋送到諧振負(fù)載，以便實(shí)現(xiàn)電力轉(zhuǎn)移。 ■被反向偏置的晶體管(反并^/體二級(jí)管導(dǎo)通)被開(kāi)通，以便創(chuàng) 造電壓鉗位，從而限制在開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換過(guò)程中帶來(lái)的電壓應(yīng)力。這 種鉗位動(dòng)作將對(duì)于任何晶體管的最大電壓應(yīng)力限制為等于峰值 干線相對(duì)相電壓。圖3-5示出了用于實(shí)現(xiàn)諧振開(kāi)關(guān)的開(kāi)關(guān)序列。圖3示出了經(jīng)由供電線 23-25供給的三相電壓波形(23為藍(lán)相，24為紅相，25為黃相)。電壓波 形被分為過(guò)零點(diǎn)和相大小交叉之間的十二個(gè)30°片段。為了使能諧振開(kāi)關(guān)， 晶體管可以以圖4所示的順序排序，其中，最大絕對(duì)電壓大小(L)干線 相晶體管被首先開(kāi)通，繼以具有中絕對(duì)電壓大小(M)的干線相，接著， 最后是具有最小絕對(duì)干線電壓大小(S)的干線相。這種序列以亞孩史秒死區(qū) 時(shí)間在各個(gè)30。片段(L，M，S，L，M,S…)上重復(fù)，以考慮諧振負(fù)載電壓換向。 由于干線瞬時(shí)輸入電壓連續(xù)改變，負(fù)責(zé)驅(qū)動(dòng)個(gè)體晶體管的序列邏輯每30。 的干線輸入反轉(zhuǎn)晶體管序列順序。圖4所示表格底部的三行顯示保持實(shí)現(xiàn) 諧振(軟)開(kāi)關(guān)的要求所需要的開(kāi)關(guān)序列。在各列中向下讀取三個(gè)相字母 顯示開(kāi)關(guān)序列(例如，對(duì)于第一序列的黃、藍(lán)、紅、黃、藍(lán)、紅，等等)。 每個(gè)30度片段，有效開(kāi)關(guān)順序反轉(zhuǎn)。這種反轉(zhuǎn)的順序確保保持"L" "M，，、
"S" 、 "L" 、 "M" 、 "S"的開(kāi)關(guān)順序。
在圖4的表格中，相字母(R, Y, B)中的某些在字母前或后面具有
"破折號(hào)"。這些石皮折號(hào)與下一個(gè)干線30度片段中鄰近的同樣的字母排成 一行。這些破折號(hào)意味著如何實(shí)現(xiàn)從一個(gè)片段到下一個(gè)的轉(zhuǎn)換。例如，考 慮從片段號(hào)碼1到片段號(hào)碼2的轉(zhuǎn)換，這種轉(zhuǎn)換是同步的，使得其僅能在 黃相開(kāi)關(guān)被開(kāi)通時(shí)發(fā)生Y-Y標(biāo)注表示)。開(kāi)關(guān)序列關(guān)于圖6中的三相 圖形化地示出。
這種諧振開(kāi)關(guān)序列導(dǎo)致正弦波電流流經(jīng)晶體管和輸出整流器二極管， 使得當(dāng)每個(gè)開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換發(fā)生時(shí)電流幾乎返回到零。這減小了晶體管和輸出二 極管中的開(kāi)關(guān)損耗，并允許使用MOSFET或IGBT開(kāi)關(guān)晶體管。如果使 用IGBT晶體管，可使用反并聯(lián)二極管，以便允許反向的電流路徑(發(fā)射 極到集電極)。
圖5示出了一邏輯表，該邏輯^示出在12個(gè)干線30度片段的每一 個(gè)中圖2所示電路的六個(gè)晶體管各自的功能，其中
"L"-晶體管，其控制從具有最大絕對(duì)電壓大小的干線相直到諧振負(fù) 栽即變壓器的電流的流動(dòng)，最終控制整流器的輸出。
ii"M，，-晶體管，其控制從具有中等絕對(duì)電壓大小的干線相直到諧振負(fù) 載及變壓器的電流的流動(dòng)，最終控制整流器的輸出。
"S"-晶體管，其控制從具有最小絕對(duì)電壓大小的干線相直到諧振負(fù) 載即變壓器的電流的流動(dòng)，最終控制整流器的輸出。
"on"-晶體管，其將諧振負(fù)載產(chǎn)生的電壓鉗位到具有最大絕對(duì)電壓大 小的干線相。注意，這一晶體管對(duì)于整個(gè)30度干線片段開(kāi)通。
"m"-晶體管，其將諧振負(fù)載產(chǎn)生的電壓鉗位到具有中等絕對(duì)電壓大 小的干線相。
"s"-晶體管，其將諧振負(fù)栽產(chǎn)生的電壓鉗位到具有最小絕對(duì)電壓大 小的干線相。
大寫(xiě)字母L、 M、 S表示被開(kāi)關(guān)以便從供電線23-25向負(fù)載傳送電力的 開(kāi)關(guān)，小寫(xiě)字母on、 m、 s表示被開(kāi)關(guān)以便對(duì)由切換電感性負(fù)載引起的電 壓尖峰進(jìn)行鉗位的晶體管。例如，參照?qǐng)D2、 5、 6，在第三個(gè)片段(60。-90。) 上，序列為
1. 上紅相晶體管39被開(kāi)通達(dá)整個(gè)片段，
2. 下紅相晶體管40 (L)被開(kāi)通，從紅相供電線24供給電流，以 便向負(fù)載傳送電力；
3. 于是，下黃相晶體管42 (m)被開(kāi)通，允許二極管45將諧振負(fù) 載產(chǎn)生的電壓鉗位到黃相電壓；
4. 剛好在下紅相晶體管(L)40被關(guān)斷之后，上黃相晶體管41(M) 被開(kāi)通，以便連接黃相供電線25，從而向負(fù)載傳送電力(由于上面的步驟 3中的電壓鉗位，此為軟諧振開(kāi)關(guān))；
5. 在上黃相晶體管41 (M)被開(kāi)通之后不久，開(kāi)通下藍(lán)相晶體管 37 (s)，以便將諧振負(fù)載所產(chǎn)生的電壓鉗位到藍(lán)相電壓；
6. 在上與下黃相晶體管41與42被關(guān)斷之后不久，下藍(lán)相晶體管35 (S)被開(kāi)通，以便將藍(lán)相供電線連接到負(fù)載。
在開(kāi)關(guān)序列改變的情況下，對(duì)于圖5所示的各個(gè)序列，這種模式在各 個(gè)片段上重復(fù)。
12為了實(shí)現(xiàn)正確的干線輸入電流PFC功能，每個(gè)干線it^點(diǎn)上，S開(kāi)關(guān) 開(kāi)通時(shí)間逼近零值，以便獲得正確的PFC功能，轉(zhuǎn)換器需要在干線電壓過(guò) 零點(diǎn)上從S干線相吸取零電流。
由于在極小時(shí)間周期內(nèi)試圖開(kāi)通晶體管并接著重新關(guān)斷是不實(shí)際的， 存在這樣的點(diǎn)(接近每個(gè)干線電壓過(guò)零點(diǎn))沒(méi)有試圖開(kāi)通S晶體管的點(diǎn)。 因此，對(duì)于在每個(gè)干線過(guò)零點(diǎn)之前幾度開(kāi)始并延伸到干線過(guò)零點(diǎn)之后幾度 的時(shí)間段，環(huán)形轉(zhuǎn)換器可以以兩相模式運(yùn)行。這種模式被稱為" 模式"， 在此運(yùn)行模式期間，高頻開(kāi)關(guān)序列簡(jiǎn)單地為L(zhǎng)、 M、 L、 M、 L、 M......，
僅僅L與M晶體管被開(kāi)通，S晶體管保持關(guān)斷。在此it^模式期間，對(duì)于 L與M晶體管，晶體管開(kāi)通時(shí)間相等。從PFC功能的觀點(diǎn)來(lái)看，干線L 相電壓與干線M相電壓在每個(gè)干線電壓過(guò)零點(diǎn)上相等(但極性相反)，故 需要從L與M干線相吸擬目等(^目反)的電流。具有相等相電壓的相 等的晶體管開(kāi)通時(shí)間將導(dǎo)致相等的干線電流。對(duì)于這樣的"過(guò)零模式"開(kāi) 關(guān)的開(kāi)關(guān)序列在圖8中示出。
當(dāng)在干線電壓大小交叉點(diǎn)上保持正常的L、 M、 S、 L、 M、 S......高頻
開(kāi)關(guān)序列時(shí)發(fā)生不同的問(wèn)題。在每個(gè)干線大小交叉點(diǎn)上，M與S相電壓對(duì) 換(swap over),且因此，M與S的定義必須也對(duì)換。如果關(guān)于環(huán)形轉(zhuǎn)換 器的高頻開(kāi)關(guān)頻率考慮干線相電壓的變化率，顯然，在特定時(shí)間點(diǎn)上M與 S相電壓交叉的概念與實(shí)際完全不同。干線相電壓的變化率如此緩慢，故 對(duì)于許多高頻開(kāi)關(guān)周期來(lái)說(shuō)，M與S相電壓有效相等。更多的是，當(dāng)考慮 類(lèi)似于噪音的真實(shí)效應(yīng)時(shí)，也能想到，轉(zhuǎn)換器可能以不正確的M與S定義 對(duì)于幾個(gè)高頻開(kāi)關(guān)周期實(shí)際運(yùn)行。例如，我們稱為S的相上的電壓實(shí)際上 大于我們稱為M的相上的電壓(以非常小的量)。M與S相的定義上的 這種錯(cuò)誤導(dǎo)致餘溪的晶體管開(kāi)關(guān)序列，其又導(dǎo)致顯著的電流從M流到S 干線相(或從S到M干線相，取決于相對(duì)電壓極性)。當(dāng)環(huán)形轉(zhuǎn)換器接近 于干線電壓大小交叉點(diǎn)運(yùn)行時(shí)，通過(guò)改變使用的高頻開(kāi)關(guān)序列，避免了此 問(wèn)題。
對(duì)于在各個(gè)干線大小交叉之前幾度開(kāi)始并延伸到干線大小交叉之后幾度的時(shí)間段，環(huán)形轉(zhuǎn)換器可以以交錯(cuò)模式運(yùn)行。這種模式被稱為"大小交
叉才莫式，，，在此才莫式過(guò)程中，高頻開(kāi)關(guān)序列簡(jiǎn)單地為L(zhǎng)、 M、 L、 S、 L、 M、 L、 S…，M與S晶體管在每次L晶體管開(kāi)通之間被交替開(kāi)通。在這種 "大小交叉模式"過(guò)程中，L、 M、 S晶體管的晶體管開(kāi)通時(shí)間全相等。從 PFC功能的觀點(diǎn)來(lái)看，在每個(gè)干線大小電壓交叉上，干線M與S相電壓 彼此相等(但與L相極性相反)，干線L相電壓為一個(gè)極性。從干線L相 吸取的電流需要以同樣的量返回到干線M與S相(例如50: 50)，這種 交錯(cuò)開(kāi)關(guān)序列固有地實(shí)現(xiàn)了這種結(jié)果。對(duì)于這樣的"大小交叉模式"開(kāi)關(guān) 的開(kāi)關(guān)序列在圖9中示出。
因此，環(huán)形轉(zhuǎn)換器使用三個(gè)不同的高頻開(kāi)關(guān)序列 "過(guò)零模式"__在干線相過(guò)零附近使用 "三相模式，，一一在大部分時(shí)間內(nèi)使用的正常模式 "大小交叉才莫式"一一在干線相位大小交叉附近^f吏用 在過(guò)零模式與大小交叉模式過(guò)程中，PFC功能是固有的，但在正常三 相模式過(guò)程中，正確的"S/M比"(即小相位晶體管開(kāi)通時(shí)間比對(duì)中相位 晶體管開(kāi)通時(shí)間比)需要達(dá)到正確的PFC功能。在每個(gè)干線電壓過(guò)零或大 小交叉點(diǎn)上環(huán)形轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)固有PFC控制，于是，干線相輸入電流必須對(duì) 于每個(gè)干線周期中的12個(gè)點(diǎn)確切正確。因此，干線輸入電流PFC功能自 然是好的，無(wú)論正常三相運(yùn)行模式中的"S/M比，，控制值如何一一因此， "S/M比"可被看作能夠改進(jìn)PFC功能的"精細(xì)修剪(finetrim)，，控制。 圖IO顯示出圖2所示串聯(lián)諧振LLC轉(zhuǎn)換器的傳遞函數(shù)?？梢钥闯觯?通過(guò)改變轉(zhuǎn)換器受到驅(qū)動(dòng)的運(yùn)行頻率，輸出電壓可受到控制。還可看出， 隨著轉(zhuǎn)換器被加載，輸出電壓下降(對(duì)于到各個(gè)曲線峰值右邊的運(yùn)行)。 因此，為了維持恒定輸出電壓，運(yùn)行頻率必須隨著輸出負(fù)載增大而減小。 最后，可以看出，如果轉(zhuǎn)換器被輕孩W口載，隨著運(yùn)行頻率增加，輸出電壓 不會(huì)顯著下降。當(dāng)轉(zhuǎn)換器僅僅凈皮輕孩^載時(shí)，為了調(diào)低轉(zhuǎn)換器輸出以實(shí)現(xiàn) 低輸出電壓，可在變壓器原方線圏兩端之間提供離散電感器或當(dāng)轉(zhuǎn)換器處 于輕負(fù)栽時(shí)能被開(kāi)通的轉(zhuǎn)換器輸出上的"預(yù)負(fù)載"。另一種改進(jìn)LLC轉(zhuǎn)換器的無(wú)負(fù)栽調(diào)節(jié)能力的方法是降低分流器或通過(guò)增大變壓器間隙來(lái)對(duì)干線 變壓器的電感進(jìn)行磁化。這消除了對(duì)增加額外的離散部件的需求。
因此，可通過(guò)控制在三個(gè)瞬時(shí)干線輸入相電壓狀態(tài)之中切換諧振負(fù)載 的基本頻率來(lái)實(shí)現(xiàn)輸出電壓控制。電壓反饋環(huán)可控制這種基本開(kāi)關(guān)頻率， 使得上面的諧振頻率總是被保持。因此，降低開(kāi)關(guān)頻率增大了輸出電壓， 且增大開(kāi)關(guān)頻率減小了輸出電壓。通過(guò)減小輸出設(shè)置點(diǎn)電壓，輸出電流限 制可通過(guò)輸出電壓控制環(huán)來(lái)實(shí)現(xiàn)，以便減小或限制輸出電流。
這是與傳統(tǒng)上通過(guò)對(duì)上下開(kāi)關(guān)的開(kāi)關(guān)序列進(jìn)行相移以實(shí)現(xiàn)PWM控制 而得到控制的環(huán)形轉(zhuǎn)換器控制基本不同的方法。鑒于傳統(tǒng)的環(huán)形轉(zhuǎn)換器可 使用"短路，，狀態(tài)來(lái)對(duì)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行停電(power down)，可在圖2所示的 轉(zhuǎn)換器中使用預(yù)加載。
圖11顯示出圖2所示三相串聯(lián)諧振半橋環(huán)形轉(zhuǎn)換器的控制邏輯的原理 圖。這種邏輯可在數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)與可編程邏輯陣列(PLA)裝 置或多個(gè)其它技術(shù)的組合中實(shí)現(xiàn)。干線輸出電壓控制環(huán)在圖的頂部示出。 通過(guò)誤差放大器49，將實(shí)際的輸出電壓47與希望的"設(shè)置電壓"48進(jìn)行 比較。輸出電壓與設(shè)置電壓的差值用誤差信號(hào)50表示，誤差信號(hào)50于是 被用于驅(qū)動(dòng)環(huán)形轉(zhuǎn)換器的開(kāi)關(guān)頻率，以便實(shí)現(xiàn)通常用于對(duì)傳統(tǒng)串聯(lián)諧振 LLC轉(zhuǎn)換器進(jìn)行控制的基本可變頻率控制。
誤差信號(hào)50被供到反饋傳遞函數(shù)塊51。反饋傳遞函數(shù)塊51允許反饋 響應(yīng)被調(diào)節(jié)到轉(zhuǎn)換器的特性，以便實(shí)現(xiàn)最小輸出電壓誤差、穩(wěn)定的運(yùn)行、 快速階躍響應(yīng)或置位時(shí)間。傳遞函數(shù)塊51可典型地包含類(lèi)似于任何其他電 源控制環(huán)的個(gè)體比例與積分反饋元件。
反饋傳遞函數(shù)塊51的輸出52將控制信號(hào)饋送到可變頻率振蕩器53 中，使得對(duì)柵極驅(qū)動(dòng)控制邏輯54進(jìn)行饋送的"時(shí)鐘頻率"控制信號(hào)能根據(jù) 輸出電壓反饋誤差信號(hào)47來(lái)影響環(huán)形轉(zhuǎn)換器的開(kāi)關(guān)頻率，從而經(jīng)由驅(qū)動(dòng)信 號(hào)55到60驅(qū)動(dòng)六個(gè)電力開(kāi)關(guān)。
電^ti文大器61監(jiān)^L環(huán)形轉(zhuǎn)換器的輸出電流62，并將之與輸出電流限 制63進(jìn)行比較。如果輸出電流62小于輸出電流限制63,則電流放大器61
15對(duì)環(huán)形轉(zhuǎn)換器的控制沒(méi)有影響。如果輸出電流62超過(guò)輸出電流限制61， 則電流放大器61將通過(guò)拉低誤差信號(hào)50來(lái)接管主要(輸出電壓)控制環(huán) 的控制，由此減小輸出電壓，以便將輸出電流限制到電流限制值。
干線輸入功率因數(shù)校正(PFC)控制可通過(guò)改變?nèi)齻€(gè)干線輸入電壓各 自的開(kāi)通時(shí)間來(lái)實(shí)現(xiàn)。輸出電壓反饋控制環(huán)設(shè)置基本開(kāi)關(guān)頻率一一例如， 總循環(huán)時(shí)間周期。通過(guò)增大或減小特定晶體管被開(kāi)通的時(shí)間，從該特定相 吸取的電流能夠得到控制。調(diào)節(jié)三相之間的時(shí)間比例也將調(diào)節(jié)饋送到諧振 負(fù)載的電壓并因此調(diào)節(jié)輸出電壓，但這種作用通過(guò)輸出電壓控制環(huán)連續(xù)得 到補(bǔ)償。通過(guò)將對(duì)于所有可能運(yùn)行條件的要求特征化或通過(guò)對(duì)瞬時(shí)個(gè)體干 線電流進(jìn)行監(jiān)視并接著調(diào)節(jié)相應(yīng)的晶體管開(kāi)通時(shí)間以實(shí)現(xiàn)正確干線電流吸 取的有效(active )控制電路，能實(shí)現(xiàn)確定三個(gè)輸入電壓狀態(tài)(以實(shí)現(xiàn)PFC 控制)各自特定的要求的晶體管開(kāi)通時(shí)間。這種瞬時(shí)個(gè)體干線電流能通過(guò) 根據(jù)開(kāi)關(guān)晶體管的當(dāng)前狀態(tài)將諧振負(fù)載電流信號(hào)分離為三個(gè)分量來(lái)簡(jiǎn)單地 獲得。
優(yōu)選為，具有最大絕對(duì)電壓(L)的相被開(kāi)通達(dá)恒定時(shí)間段，優(yōu)選為 大約為總開(kāi)關(guān)周期的一半。其余部分優(yōu)選為在具有中等絕對(duì)電壓(M)和 最低絕對(duì)電壓(S)的相之間分割。為了進(jìn)行PFC， DC輸出電壓和電流 65以及三相輸入電壓66可被輸入到查閱表64中，以便建立被饋送到柵極 驅(qū)動(dòng)控制邏輯塊54的控制信號(hào)67 "S/M比，，。"S/M比"控制信號(hào)允許 相應(yīng)的"小"對(duì)"中，，晶體管開(kāi)通時(shí)間的比值。改變"S/M比"是對(duì)于從
"大"干線相吸取的返回電流確定相應(yīng)的電流路徑的主要方法。如果"S/M 比"被設(shè)置為零(例如S=0),則所有從"大，，干線相吸取的電流被返回 到"中"干線相。如果"S/M比"被設(shè)置為無(wú)限大(例如M=0 )，則從"大" 干線相吸取的所有電流被返回到"小"干線相。
輸入查閱表的值可通過(guò)在特定運(yùn)行條件下運(yùn)行環(huán)形轉(zhuǎn)換器并接著對(duì)表 的值進(jìn)行調(diào)節(jié)以獲得最低干線電流總諧波失真(THD )或基于建模來(lái)確定。
"S/M比"在360度干線循環(huán)內(nèi)變化，因此，干線電流曲線可得到準(zhǔn)確操 作(有效地以每個(gè)干線角度，或者，如果認(rèn)為有必要，以更精細(xì)的分辨率)。
16通過(guò)在不同的運(yùn)行條件下可重復(fù)地調(diào)節(jié)"S/M比，，值，查閱表可允許繪制 出環(huán)形轉(zhuǎn)換器的整個(gè)運(yùn)行范圍(operational spectrum)。這種查閱表的使 用避免了在生產(chǎn)線制造(production built)環(huán)形轉(zhuǎn)換器中實(shí)際監(jiān)視輸入干 線電流的需要，因此簡(jiǎn)化了控制石更件的實(shí)施。
"柵極驅(qū)動(dòng)控制邏輯"54具有三個(gè)基本輸入 ■時(shí)鐘頻率68——用于輸出電壓控制的主要參數(shù) ■ S/M比67——用于干線輸入電流THD控制的主要參數(shù) ■干線輸入電壓66 (x3)——用于確定"干線角，， 在可編程邏輯陣列(PLA)中實(shí)現(xiàn)的組合和連續(xù)邏輯可使用"干線角" 信息來(lái)確定個(gè)體相電壓大小和極性，并相應(yīng)地確定應(yīng)當(dāng)用六個(gè)控制信號(hào) "L" 、 "M" 、 "S" 、 "on" 、 "m"以及"s，，中的哪些驅(qū)動(dòng)哪些晶體 管。"時(shí)鐘頻率"68和"S/M比"67控制信號(hào)與"干線角"66信息組合， 以確定對(duì)于六個(gè)干線晶體管中每一個(gè)的特定高頻驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
對(duì)于三個(gè)輸入電壓狀態(tài)中的每一個(gè)確定特定的需要的晶體管開(kāi)通時(shí)間 (以實(shí)現(xiàn)PFC控制)也可通過(guò)對(duì)瞬時(shí)個(gè)體干線電流進(jìn)行監(jiān)視并接著調(diào)節(jié)相 應(yīng)的晶體管開(kāi)通時(shí)間以實(shí)現(xiàn)正確的干線電流吸取的有效控制電路來(lái)實(shí)現(xiàn)。 瞬時(shí)個(gè)體干線電流可通過(guò)根據(jù)開(kāi)關(guān)晶體管的當(dāng)前狀態(tài)將諧振負(fù)載電流信號(hào)
分離為三個(gè)分量來(lái)獲得。
圖12的電流信號(hào)分離器電路示出了如何從環(huán)形轉(zhuǎn)換器干線變壓器原 方電流提取三個(gè)個(gè)體干線電流。電流傳感器69和放大器70對(duì)環(huán)形轉(zhuǎn)換器 干線變壓器原方電流進(jìn)行監(jiān)^L。三個(gè)信號(hào)分離器開(kāi)關(guān)71、 72、 73才艮據(jù)三個(gè) 干線AC開(kāi)關(guān)(背對(duì)背晶體管)中的哪一個(gè)正在環(huán)形轉(zhuǎn)換器中傳導(dǎo)電流來(lái) 閉合(一次一個(gè))。信號(hào)分離得到的信號(hào)于是受到濾波器74、 75、 76的低 通濾波，以便移除高頻開(kāi)關(guān)噪音，得到表示環(huán)形轉(zhuǎn)換器干線輸入電流的三 個(gè)獨(dú)一無(wú)二的信號(hào)。該電路可用于由反饋驅(qū)動(dòng)控制環(huán)實(shí)現(xiàn)干線輸入電流 THD控制，而不是使用上面介紹的查閱表概念。或者，可使用三個(gè)個(gè)體干 線電流傳感器，以代替此信號(hào)分離器電路以實(shí)現(xiàn)相同的結(jié)果。
圖13到16示出了可用在圖2所示環(huán)形轉(zhuǎn)換器中的可能的雙向開(kāi)關(guān)。圖13示出了兩個(gè)背對(duì)背MOSFET晶體管77與78構(gòu)成的開(kāi)關(guān)。 一個(gè) MOSFET阻塞前向電流，另一個(gè)阻塞反向電流路徑。各個(gè)MOSFET的體 二極管79和80為另一 MOSFET提供電流路徑。
圖14示出了由兩個(gè)背對(duì)背IGBT晶體管81與82構(gòu)成的開(kāi)關(guān)。由于 IGBT裝置不表現(xiàn)出固有的體二極管，被稱為"反并聯(lián)"二極管的分立的 離散二極管83、 84被連接在晶體管的發(fā)射極與集電極端子之間。這種反并
聯(lián)二極管在AC開(kāi)關(guān)中起到與MOSFET AC開(kāi)關(guān)中的體二極管一樣的功
妙 Bb。
圖15示出了由兩個(gè)MOSFET晶體管85和86構(gòu)成的開(kāi)關(guān)，但使用了 兩個(gè)額外的離散二極管87與88，以便使MOSFET的體二極管不活動(dòng)。該 電路可用于允許使用由體二極管表現(xiàn)出極慢性能的MOSFET晶體管。這 種離散二極管可典型地為極快器件，且這種AC開(kāi)關(guān)將顯示出由離散二極 管性能決定的二極管恢復(fù)時(shí)間(與MOSFET體二極管恢復(fù)性能完全不同)。
圖16示出了使用MOSFET 89與卯以及IGBT器件91與92的背對(duì) 背組合的開(kāi)關(guān)。這種組合可發(fā)揮兩個(gè)器件的最佳特性。這種組合可提供 IGBT晶體管提供的低導(dǎo)通損耗以及MOSFET晶體管提供的低開(kāi)關(guān)損耗。
圖13-16所示的任何開(kāi)關(guān)可用在圖2所示的三相串聯(lián)諧振半橋環(huán)形轉(zhuǎn) 換器中。這些選擇提供了成本和性能的差異。
圖17示出了圖2所示環(huán)形轉(zhuǎn)換器的變型，其中，MOSFET 93和94 替換二極管32與33以提供同步整流。MOSFET 93和94包含被示為與各 個(gè)MOSFET并聯(lián)的固有體二極管。同步整流的應(yīng)用可將整體轉(zhuǎn)換效率從 96%增大到97% (400V AC輸入，48V DC輸出)——即25%的總轉(zhuǎn)換損 耗的降低，或者換句話說(shuō)，50%的輸出整流損耗的降低。這種水平的效率 增益可證明從二極管變到輸出裝置的同步整流的額外成本以及控制復(fù)雜 性。
改變對(duì)受控MOSFET器件的輸出二極管以實(shí)現(xiàn)同步整流的副產(chǎn)品是 轉(zhuǎn)換器變?yōu)殡p向的(對(duì)于能量流動(dòng))。采用適當(dāng)?shù)目刂?，這種三相AC到 DC轉(zhuǎn)換器(整流器)可用于進(jìn)行DC到三相AC轉(zhuǎn)換器(逆變器)的功能。這將允許將轉(zhuǎn)換器用于UPS型應(yīng)用之中。
因次，提供了包含功率因數(shù)校正的單級(jí)頻率受控全諧振轉(zhuǎn)換器?？刂?br> 方法與現(xiàn)有沖支術(shù)的方法有#>大不同，不同在于上下開(kāi)關(guān)的開(kāi)關(guān)^L偏移以4更將負(fù)載短接從而對(duì)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行停電。上面的轉(zhuǎn)換器使用經(jīng)由反饋環(huán)開(kāi)關(guān)的頻率控制，從而控制轉(zhuǎn)換器輸出，以及使用相開(kāi)通時(shí)間的調(diào)節(jié)，從而提供功率因數(shù)校正。采用全諧振運(yùn)行，可使用低額定半導(dǎo)體部件。
轉(zhuǎn)換器提供了具有大大減少的電力部件數(shù)量的簡(jiǎn)單的電力部件設(shè)計(jì)。單級(jí)構(gòu)造提供了高轉(zhuǎn)換效率并簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)。由于相對(duì)較高的開(kāi)關(guān)頻率，該設(shè)計(jì)還避免了對(duì)大能量存儲(chǔ)裝置或大輸出電感器的需求。DC輸出從輸入源充分隔離。通過(guò)調(diào)節(jié)對(duì)于每相的開(kāi)通時(shí)間，輸出電壓控制(經(jīng)由開(kāi)關(guān)頻率)從PFC隔離。轉(zhuǎn)換器還實(shí)現(xiàn)了低的總諧波失真。轉(zhuǎn)換器可在寬廣范圍的輸入電壓上使用，并能提供寬廣范圍的輸出電壓。
盡管通過(guò)介紹本發(fā)明的實(shí)施例示出了本發(fā)明，且實(shí)施例得到了詳細(xì)的介紹，其不是為了將所附權(quán)利要求的范圍限制到這些細(xì)節(jié)上。本領(lǐng)域技術(shù)人員可容易地想到其他的優(yōu)點(diǎn)和修改。因此，本發(fā)明在其更為寬廣的實(shí)施形態(tài)上不限于特定細(xì)節(jié)、代表性設(shè)備和方法以及示出和介紹的示例性實(shí)例。因此，在不脫離申請(qǐng)人的一M明構(gòu)思的情況下，可對(duì)這些細(xì)節(jié)做出修改。
權(quán)利要求
1. 一種三相半橋環(huán)形轉(zhuǎn)換器，其用于驅(qū)動(dòng)電感性負(fù)載，其包含i. 三相輸入ii. 各個(gè)輸入與第一輸出線之間的雙向開(kāi)關(guān)；iii. 各個(gè)輸入與第二輸出線之間的電容器；以及iv. 控制器，其基于輸出電壓和/或輸入電壓控制雙向開(kāi)關(guān)的開(kāi)關(guān)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l的三相半橋環(huán)形轉(zhuǎn)換器，其包含連接在輸出線之間的諧振電路。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2的三相半橋環(huán)形轉(zhuǎn)換器，其中，諧振電路包含變壓器的原方線圈和電容器。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3的三相半橋環(huán)形轉(zhuǎn)換器，其中，諧振電路包含附加的電感性元件。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4的三相半橋環(huán)形轉(zhuǎn)換器，其中，附加的電感性元件通過(guò)設(shè)置變壓器的間隙來(lái)提供。
6. 根據(jù)權(quán)利要求l-5中任意一項(xiàng)的三相半橋環(huán)形轉(zhuǎn)換器，其中，雙向開(kāi)關(guān)可開(kāi)通或關(guān)斷或者開(kāi)通任一極性的二極管。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6的三相半橋環(huán)形轉(zhuǎn)換器，其中，各個(gè)雙向開(kāi)關(guān)包含各自具有并聯(lián)的體二極管的背對(duì)背MOSFET晶體管。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6的三相半橋環(huán)形轉(zhuǎn)換器，其中，各個(gè)雙向開(kāi)關(guān)包含具有并聯(lián)的反并聯(lián)二極管的背對(duì)背IGBT器件。
9. 根據(jù)權(quán)利要求6的三相半橋環(huán)形轉(zhuǎn)換器，其中，各個(gè)雙向開(kāi)關(guān)包含與二極管并聯(lián)的MOSFET晶體管，所述二極管與各個(gè)晶體管并聯(lián)以及與各個(gè)晶體管串聯(lián)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求6的三相半橋環(huán)形轉(zhuǎn)換器，其中，各個(gè)雙向開(kāi)關(guān)包含具有并聯(lián)的MOSFET與IGBT晶體管的背對(duì)背構(gòu)造。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1-10中任意一項(xiàng)的三相半橋環(huán)形轉(zhuǎn)換器，其中，控制器取決于環(huán)形轉(zhuǎn)換器的輸出來(lái)控制雙向開(kāi)關(guān)的開(kāi)關(guān)頻率。
12. 根據(jù)權(quán)利要求ll的三相半橋環(huán)形轉(zhuǎn)換器，其中，控制器取決于環(huán)形轉(zhuǎn)換器的輸出電壓控制雙向開(kāi)關(guān)的開(kāi)關(guān)頻率。
13. 根據(jù)權(quán)利要求11或12的三相半橋環(huán)形轉(zhuǎn)換器，其中，開(kāi)關(guān)頻率根據(jù)諧振部件的諧振傳遞函數(shù)受到控制。
14. 根據(jù)權(quán)利要求1-13中任意一項(xiàng)的三相半橋環(huán)形轉(zhuǎn)換器，其中，當(dāng)輸出電流超過(guò)閾值時(shí)，控制器減小轉(zhuǎn)換器的輸出。
15. 根據(jù)權(quán)利要求1-14中任意一項(xiàng)的三相半橋環(huán)形轉(zhuǎn)換器，其中，控制器通過(guò)調(diào)節(jié)各相被開(kāi)通的時(shí)間周期來(lái)實(shí)現(xiàn)功率因數(shù)校正。
16. 根據(jù)權(quán)利要求1-15中任意一項(xiàng)的三相半橋環(huán)形轉(zhuǎn)換器，其中，控制器通過(guò)調(diào)節(jié)兩相^皮開(kāi)通的時(shí)間比來(lái)實(shí)現(xiàn)功率因數(shù)校正。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16的三相半橋環(huán)形轉(zhuǎn)換器，其中，具有最大絕對(duì)電壓的相被開(kāi)通達(dá)恒定時(shí)間。
18. 根據(jù)權(quán)利要求16的三相半橋環(huán)形轉(zhuǎn)換器，其中，具有最大絕對(duì)電壓的相被開(kāi)通達(dá)該時(shí)間的大約一半。
19. 根據(jù)權(quán)利要求16-18中任意一項(xiàng)的三相半橋環(huán)形轉(zhuǎn)換器，其中，開(kāi)關(guān)比由控制器基于輸入與輸出波形來(lái)確定。
20. 根據(jù)權(quán)利要求16-18中任意一項(xiàng)的三相半橋環(huán)形轉(zhuǎn)換器，其中，控制器包含查閱表，以計(jì)算開(kāi)關(guān)比。
21. 根據(jù)權(quán)利要求1-20中任意一項(xiàng)的三相半橋環(huán)形轉(zhuǎn)換器，其中，控制器控制雙向開(kāi)關(guān)的開(kāi)關(guān)，以^_占主導(dǎo)地位地以這樣的順序開(kāi)關(guān)具有最大絕對(duì)電壓的相、繼以具有中等絕對(duì)電壓的相、繼以具有最低絕對(duì)電壓的相。
22. 根據(jù)權(quán)利要求21的三相半橋環(huán)形轉(zhuǎn)換器，其中，接近相的過(guò)零點(diǎn)，僅其他兩相被開(kāi)關(guān)。
23. 根據(jù)權(quán)利要求21的三相半橋環(huán)形轉(zhuǎn)換器，其中，接近兩相的大小交叉，另一相與這些相交替地開(kāi)關(guān)。
24. 根據(jù)權(quán)利要求21的三相半橋環(huán)形轉(zhuǎn)換器，其中，雙向開(kāi)關(guān)的元件被控制器預(yù)開(kāi)關(guān)，以便確保軟開(kāi)關(guān)。
25. 根據(jù)權(quán)利要求1-24中任意一項(xiàng)的三相半橋環(huán)形轉(zhuǎn)換器，其包含輸出整流器。
26. 根據(jù)權(quán)利要求25的三相半橋環(huán)形轉(zhuǎn)換器，其中，輸出整流器包含4吏得轉(zhuǎn)換器能作為逆變器的雙向開(kāi)關(guān)元件。
27. 根據(jù)權(quán)利要求1的三相半橋環(huán)形轉(zhuǎn)換器，其中，控制器對(duì)各相被開(kāi)通的時(shí)間周期進(jìn)行調(diào)節(jié)，以^更控制轉(zhuǎn)換器輸出。
28. 根據(jù)權(quán)利要求27的三相半橋環(huán)形轉(zhuǎn)換器，其中，控制器改變各相被開(kāi)通的時(shí)間比，以便控制功率因數(shù)。
29. 根據(jù)權(quán)利要求27或28的三相半橋環(huán)形轉(zhuǎn)換器，其中，從查閱表基于環(huán)形轉(zhuǎn)換器輸出和輸入波形獲得定時(shí)。
30. —種全諧振環(huán)形轉(zhuǎn)換器，其中，開(kāi)關(guān)為具有導(dǎo)通模式的四模式雙向開(kāi)關(guān)，其各自具有并聯(lián)的阻塞二極管，其中，對(duì)于給定的周期，反向開(kāi)關(guān)先于前向開(kāi)關(guān)被開(kāi)通，以便允許自然電壓等級(jí)促進(jìn)開(kāi)關(guān)。
31. —種三相半橋環(huán)形轉(zhuǎn)換器。
32. —種環(huán)形轉(zhuǎn)換器，其包含諧振電路，在該電路中，通過(guò)諧振電路的諧振來(lái)決定開(kāi)關(guān)。
33. —種全諧振三相半橋環(huán)形轉(zhuǎn)換器。
34. —種通過(guò)根據(jù)希望輸出與實(shí)際輸出之間的差來(lái)控制環(huán)形轉(zhuǎn)換器的開(kāi)關(guān)頻率從而控制全諧振環(huán)形轉(zhuǎn)換器的輸出的方法。
35. 根據(jù)權(quán)利要求34的方法，其中，輸出為電壓。
36. 根據(jù)權(quán)利要求34的方法，其中，輸出為電流。
37. 根據(jù)權(quán)利要求34的方法，其中，輸出為功率。
38. —種通過(guò)調(diào)節(jié)各相被開(kāi)通的時(shí)間比來(lái)校正三相半橋環(huán)形轉(zhuǎn)換器的功率因數(shù)的方法。
39. 根據(jù)權(quán)利要求38的方法，其中， 一相被開(kāi)通達(dá)固定的時(shí)間周期。
40. 根據(jù)權(quán)利要求39的方法，其中，所述一相為具有最大絕對(duì)電壓的相。
41. 根據(jù)權(quán)利要求39或40的方法，其中，所述一相被開(kāi)通達(dá)最長(zhǎng)時(shí)間周期。
42. 根據(jù)權(quán)利要求39或40的方法，其中，所述一相被開(kāi)通達(dá)該時(shí)間的大約一半。
43. 根據(jù)權(quán)利要求39-42中任意一項(xiàng)的方法，其中，其他兩相被開(kāi)通達(dá)該時(shí)間的大約一半。
44. 根據(jù)權(quán)利要求39-42中任意一項(xiàng)的方法，其中，改變其他兩相被開(kāi)通的時(shí)間比，以控制功率因數(shù)。
45. —種控制全諧振環(huán)形轉(zhuǎn)換器的開(kāi)關(guān)的方法，該方法通過(guò)從最大到最小絕對(duì)電壓以重復(fù)的序列控制相的主開(kāi)關(guān)序列來(lái)進(jìn)行。
46. 根據(jù)權(quán)利要求45的方法，其中，接近相大小交叉點(diǎn)，在具有最大絕對(duì)電壓的相與交叉相之間，交替開(kāi)關(guān)交叉的相。
47. 根據(jù)權(quán)利要求46的方法，其中，交叉相與具有最大絕對(duì)電壓的相交替開(kāi)關(guān)。
48. 根據(jù)權(quán)利要求45-47中任意一項(xiàng)的方法，其中，接近相過(guò)零點(diǎn)，僅其他兩相凈皮開(kāi)關(guān)。
49. 一種以大于供電頻率的開(kāi)關(guān)頻率開(kāi)關(guān)包含諧振電路的環(huán)形轉(zhuǎn)換器的方法，其中，進(jìn)行開(kāi)關(guān)，使得開(kāi)關(guān)頻率時(shí)的諧振電壓被用于促進(jìn)開(kāi)關(guān)的軟開(kāi)關(guān)。
50. —種開(kāi)關(guān)全諧振環(huán)形轉(zhuǎn)換器的方法，其中，開(kāi)關(guān)為各自包含各自具有反并聯(lián)的阻塞二極管的前向開(kāi)關(guān)與反向開(kāi)關(guān)的雙向開(kāi)關(guān)，該方法包含開(kāi)通阻塞開(kāi)關(guān)以允許諧振電壓促進(jìn)前向開(kāi)關(guān)的開(kāi)關(guān)。
全文摘要
一種適用于將三相AC電源轉(zhuǎn)換為DC輸出的三相全諧振環(huán)形轉(zhuǎn)換器。在一個(gè)實(shí)施例中，環(huán)形轉(zhuǎn)換器控制開(kāi)關(guān)頻率以控制轉(zhuǎn)換器輸出，并調(diào)節(jié)相開(kāi)通時(shí)間，以便進(jìn)行功率因數(shù)校正。使用提供諧振開(kāi)關(guān)的開(kāi)關(guān)序列，以便減小損耗和部件額定值。在簡(jiǎn)單的電力部件設(shè)計(jì)的情況下，轉(zhuǎn)換器提供了高的轉(zhuǎn)換效率。
文檔編號(hào)H02M7/758GK101501978SQ200780029801
公開(kāi)日2009年8月5日 申請(qǐng)日期2007年6月25日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月10日
發(fā)明者M·J·哈里森 申請(qǐng)人:伊頓動(dòng)力品質(zhì)公司