一类三电平伪图腾柱无桥PFC变换器

作     者：马辉 徐甜川 范李平 卢云 陈曦 黄悦华 MA Hui;XU Tianchuan;FAN Liping;LU Yun;CHEN Xi;HUANG Yuehua

作者机构：三峡大学电气与新能源学院湖北省宜昌市443002 国网湖北省电力有限公司宜昌供电公司湖北省宜昌市443000 

出 版 物：《中国电机工程学报》 (Proceedings of the CSEE)

年 卷 期：2024年第44卷第2期

页      面：691-703,I0022页

核心收录：

学科分类：080801[工学-电机与电器] 0808[工学-电气工程] 080802[工学-电力系统及其自动化] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 081402[工学-结构工程] 0814[工学-土木工程] 

基　　金：国家自然科学基金项目(52377191) 

主　　题：三电平变换器 无桥功率校正电路 三电平双层载波调制技术 

摘      要：针对传统二极管钳位型三电平整流器在单相电源前级功率校正(power factor correction,PFC)电路应用场景下全控开关器件数量多的问题,该文基于3种传统无桥PFC电路进行三电平电路拓扑设计,提出一类三电平伪图腾柱PFC电路(single-phase three-level pseudo totem-pole PFC circuit,STPT-PFC),该类三电平PFC具有双电感支路桥臂,两者相互配合工作为输入电流提供路径,在正负半周两电感支路桥臂工作于不同模态可有效降低分别流过两电感的电流;基于该类PFC的一个代表性电路,从工作电流路径过程、关键波形和调制脉冲分配等方面对其进行工作原理分析,并对其它电路进行电路特性总结,推导桥臂对地电压电平特性与开关脉冲分配的数学关系式。另外,该类STPT-PFC共有5种结构,结合该类STPT-PFC结构特点,提出统一区间判断条件的双层载波调制技术,该类STPT-PFC具有相同开关器件不同拓扑结构可采用同一调制方案的特点,便于该类调制技术移植。最后,基于STPT-PFC-I电路设计1台额定功率1 kW、直流输出电压400 V的实验样机,从稳态及动态两方面进行实验分析,实验结果验证所提出一类三电平伪图腾柱PFC电路的可行性和三电平统一双层调制方法的有效性。