CN102684519B - 一种电路及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电路，其包括：第一桥臂单元和第二桥臂单元，以及第一电容和第二电容。第一桥臂单元和第二桥臂单元的电感的第二端口用于输入同相交流电。通过交错开通第一桥臂单元和第二桥臂单元的开关管，向第一电容和第二电容充电，减小了电容纹波。在电池工作模式下，第一桥臂单元和第二桥臂单元仍能够给电容充电，电路不存在闲置器件，提高了器件的利用率。

Description

一种电路及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种电路及其控制方法。

背景技术

三相维也纳(Vienna)功率因数校正(PFC，Power Factor Correction)电路在不间断电源(UPS，Uninterruptible Power System)的逆变电路中得到广泛应用。如图1所示，一般应用于UPS的三相Vienna PFC电路主要包括：三相交流电源AC的A相101、B相102和C相103，电池正极BAT+和电池负极BAT-，选择开关K1、K2和K3，电感L1、L2和L3，二极管D1、D2、D3、D4、D5和D6，开关管Q1、Q2和Q3，电容C1和C2以及接零线N，其中，K1可选择接接A相或BAT+，K2可选择接B相或不接，K3可选择接C相或BAT-。此三相Vienna PFC电路的市电工作主要通过两个正负半波的Boost电路完成，三相电路中的每一相的市电工作原理相同，A相和C相的电池模式下的工作原理也相同。

以下以A相电路的工作原理进行说明。

(1)市电工作模式：

市电A相工作正半周时，

Q1开通时电流流向为：市电A相AC(A)→K1→L1→Q1→N；

Q1关闭时电流流向为：AC(A)→K1→L1→D1→C1→N；

市电A相工作负半周，

Q1开通时电流流向为：N→Q1→L1→K1→AC(A)；

Q1关闭时电流流向为：N→C2→D2→L1→K1→AC(A)；

(2)电池模式：

Vienna PFC电路输出正半波电流时，

开关管Q1导通时电流流向为：BAT+→K1→L1→Q1→N；

开关管Q1关闭时电流流向为：BAT+→K1→L1→D1→C1→N；

Vienna PFC电路输出负半波电流时，

开关管Q3导通时电流流向为：N→Q3→L3→K3→BAT-；

开关管Q3关闭时电流流向为：N→C2→D6→L3→K3→BAT-。

在电池模式下，B相电感L2和开关管等受限制。

此Vienna PFC电路受到电容产生的纹波和电路磁性的影响，需要进一步的改善，以提高电源电路的性能。

发明内容

本发明提供一种电路及控制方法，通过多路交错向电容充电，提高了电容的纹波频率，从而减小了电容的纹波。

一种电路，包括两个桥臂单元和两个电容，所述两个桥臂单元分别为第一桥臂单元和第二桥臂单元，所述两个电容分别为第一电容和第二电容；

每个桥臂单元分别包括两个二极管、一个电感和一个开关管，所述两个二极管分别为第一二极管和第二二极管，所述第一二极管的正极连接所述第二二极管的负极，所述第一二极管和所述第二二极管的连接处分别连接所述电感的第一端口和所述开关管的第一端口，所述开关管的第二端口接零线N；所述第一二极管的负极连接所述第一电容的第一端口，所述第二二极管的负极连接所述第二电容的第一端口，所述第一电容的第二端口和所述第二电容的第二端口分别接零线N；

所述第一桥臂单元的电感的第二端口和所述第二桥臂单元的电感的第二端口用于连接同相交流电源。

一种电路控制方法，应用于如上所述的电路，包括：

向所述第一桥臂单元的电感的第二端口和所述第二桥臂单元的电感的第二端口输入同相交流电，

在输入交流电的正半周时，

开通所述第一桥臂单元的开关管，以向所述第一桥臂单元的电感充电；

关闭所述第二桥臂单元的开关管，以向所述第一电容充电；

在开通所述第一桥臂单元的开关管及关闭所述第二桥臂单元的开关管之后，

开通所述第二桥臂单元的开关管，以向所述第二桥臂单元的电感充电；

关闭所述第一桥臂单元的开关管，以向所述第一电容充电；

在输入交流电的负半周时，

开通所述第一桥臂单元的开关管，以向所述第一桥臂单元的电感充电；

关闭所述第二桥臂单元的开关管，以向所述第二电容充电；

在开通所述第一桥臂单元的开关管及关闭所述第二桥臂单元的开关管之后，

开通所述第二桥臂单元的开关管，以向所述第二桥臂单元的电感充电；

关闭所述第一桥臂单元的开关管，以向所述第二电容充电。

本发明不仅通过多路交错向电容充电，提高了电容的纹波频率，减小了电容的纹波。

附图说明

图1是现有的三相Vienna PFC电路结构示意图；

图2是本发明一种电路结构示意图；

图3是本发明另一种电路结构示意图；

图4是本发明一种电池电源的连接示意图；

图5是本发明一种电路控制方法流程示意图。

具体实施方式

本发明实施例提供一种电路，该电路可以应用于UPS电源电路中。下面列举实施例对本发明进行详细说明。

本发明实施例一种电路可参阅图2，包括两个桥臂单元和两个电容，所述两个桥臂单元分别为第一桥臂单元和第二桥臂单元，所述两个电容分别为第一电容和第二电容。

每个桥臂单元分别包括两个二极管、一个电感和一个开关管，所述两个二极管分别为第一二极管和所述第二二极管，所述第一二极管的正极连接所述第二二极管的负极，所述第一二极管和所述第二二极管的连接处分别连接所述电感的第一端口和所述开关管的第一端口，所述开关管的第二端口接零线N；所述第一二极管的负极连接第一电容的第一端口，所述第二二极管的负极连接所述第二电容的第一端口，所述第一电容的第二端口和所述第二电容的第二端口分别接零线N。

所述第一桥臂单元的电感的第二端口和所述第二桥臂单元的电感的第二端口用于连接同相交流电源。

在图2中，第一桥臂单元包括电感L1，二极管D1和二极管D2，以及开关管Q1，二极管D1的正极连接二极管D2的负极，二极管D1和二极管D2的连接处分别连接电感L1的第一端口和开关管Q1的第一端口，开关管Q1的第二端口接零线N；二极管D1的负极连接电容C1的第一端口，第二二极管的负极连接电容C2的第一端口，所述电容C1的第二端口和电容C2的第二端口分别接零线N。

第二桥臂单元包括电感L2，二极管D3和二极管D4，以及开关管Q2，第二桥臂单元内部器件的连接方式与第一桥臂单元的器件连接方式相同，这里不再赘述。

所述第一桥臂单元的电感L1的第二端口作为第一桥臂的输入端，连接单相交流电源201；所述第二桥臂单元的电感L2第二端口作为第二桥臂单元的输入端，连接单相交流电源201。所述电感L1的第二端口和电感L2的第二端口用于在交流电工作模式下，从单相交流电源201输入同相交流电。

当本实施例电路应用于UPS电源的交流电(市电)工作模式下，单相交流电源201向电感L1和电感L2输入同相交流电。通过交错开通和关闭开关管Q1和开关管Q2，第一桥臂单元和第二桥臂单元向电容C1交错充电和向电容C2交错充电，使电容C1和电容C2的纹波频率升高一倍，等效提高电源电路的开关频率，减小电路的磁性参数及滤波参数，降低了电容C1和电容C2的纹波。

优选的，所述电路还包括第一开关，所述第一桥臂单元的电感L1的第二端口还用于连接正直流电源，所述第一开关用于使所述第一桥臂单元的电感L1的第二端口在连接所述交流电源和连接所述正直流电源之间切换；所述电路还包括第二开关，所述第二桥臂单元的电感L2的第二端口还用于连接负直流电源，所述第二开关用于使所述第二桥臂单元的电感L2的第二端口在连接所述交流电源和连接所述负直流电源之间切换。

在图2中，电感L1通过选择开关K1连接电源，可选择连接的电源包括第一交流电源201和电池正极BAT+。具体的，电感L1的第二端口作为第一桥臂单元的输入端，连接选择开关K1的输出端，选择开关K1的第一输入端连接第一交流电源201，选择开关K1的第二输入端连接BAT+。

电感L2通过选择开关K2连接电源，可选择连接的电源包括第一交流电源201和电池负极BAT-。具体的，电感L2的第二端口作为第二桥臂单元的输入端，连接选择开关K2的输出端，选择开关K2的第一输入端连接第一交流电源201，选择开关K2的第二输入端连接BAT-。

如图4所示，所述电池正电极和负电极分别是电池电源的正负极，所述电池电源是由同向串联的电池组成，所述同向串联的电池的相互连接处接零线N。

在电池工作模式下，即输入直流电情况下，本实施例电路仍然能够工作。开关管Q1和Q2开通，向电感L1和L2充电。开关管Q1和Q2关闭，向电容C1和C2充电。本实施例电路应用于UPS电源电路，器件利用率高。

下面介绍应用于UPS电源电路的一种三相输入的电路。

如图3所示，一种电路包括第一桥臂单元、第二桥臂单元、第三桥臂单元、第四桥臂单元、第五桥臂单元和第六桥臂单元，及电容C1和电容C2，所述第一桥臂单元、所述第二桥臂单元、所述第三桥臂单元、所述第四桥臂单元、所述第五桥臂单元和所述第六桥臂单元具有相同的结构。

第一桥臂单元包括电感L1，二极管D1和二极管D2，以及开关管Q1，二极管D1的正极连接二极管D2的负极，二极管D1和二极管D2的连接处分别连接电感L1的第一端口和开关管Q1的第一端口，开关管Q1的第二端口接零线N；二极管D1的负极连接电容C1的第一端口，第二二极管的负极连接电容C2的第一端口，所述电容C1的第二端口和电容C2的第二端口分别接零线N。

第二桥臂单元包括电感L2，二极管D3和二极管D4，以及开关管Q2，第二桥臂单元内部器件的连接方式与第一桥臂单元的器件连接方式相同，这里不再赘述。第三桥臂单元包括电感L3，二极管D5和二极管D6，以及开关管Q3，第三桥臂单元内部器件的连接方式与第一桥臂单元的器件连接方式相同，这里不再赘述。第四桥臂单元包括电感L4，二极管D7和二极管D8，以及开关管Q4，第四桥臂单元内部器件的连接方式与第一桥臂单元的器件连接方式相同，这里不再赘述。第五桥臂单元包括电感L5，二极管D9和二极管D10，以及开关管Q5，第五桥臂单元内部器件的连接方式与第一桥臂单元的器件连接方式相同，这里不再赘述。第六桥臂单元包括电感L6，二极管D11和二极管D12，以及开关管Q6，第六桥臂单元内部器件的连接方式与第一桥臂单元的器件连接方式相同，这里不再赘述。

所述第一桥臂单元的电感的第二端口和第二桥臂单元的电感的第二端口用于连接三相电源的第一相位交流电源；所述第三桥臂单元的电感的第二端口和所述第四桥臂单元的电感的第二端口用于连接三相电源的第二相位交流电源；所述第五桥臂单元的电感的第二端口和所述第六桥臂单元的电感的第二端口用于连接三相电源的第三相位交流电源。

如图3所示，电感L1通过选择开关K1连接电源，可选择连接的电源包括用于输出第一相位交流电的第一相位交流电源301和电池正极BAT+。具体的，电感L1的第二端口作为第一桥臂单元的输入端，连接选择开关K1的输出端，选择开关K1的第一输入端连接第一相位交流电源301，选择开关K1的第二输入端连接BAT+。

电感L2通过选择开关K2连接电源，可选择连接的电源包括第一相位交流电源301和电池负极BAT-。具体的，电感L2的第二端口作为第二桥臂单元的输入端，连接选择开关K2的输出端，所述选择开关K2的第一输入端连接第一相位交流电源301，所述选择开关K2的第二输入端连接BAT-。

电感L3通过选择开关K3连接电源，可选择连接的电源包括第二相位交流电源302和BAT+。具体的，电感L3的第二端口作为第三桥臂单元的输入端，连接选择开关K3的输出端，选择开关K3的第一输入端连接第二相位交流电源302，选择开关K3的第二输入端连接BAT+。

电感L4通过选择开关K4连接电源，可选择连接的电源包括第二相位交流电源302和BAT-。具体的，电感L4的第二端口作为第四桥臂单元的输入端，连接选择开关K4的输出端，所述选择开关K4的第一输入端连接第二交流电源302，所述选择开关K4的第二输入端连接BAT-。

电感L5通过选择开关K5连接电源，可选择连接的电源包括用于输出第三相位交流电的第三交流电源303和BAT+。具体的，电感L5的第二端口作为第五桥臂单元的输入端，连接选择开关K5的输出端，所述选择开关K5的第一输入端连接第三交流电源303，所述选择开关K5的第二输入端连接BAT+。

电感L6通过选择开关K6连接电源，可选择连接的电源包括第三交流电源303和BAT-。具体的，电感L6的第二端口作为第六桥臂单元的输入端，连接选择开关K6的输出端，所述选择开关K6的第一输入端连接第三交流电源303，所述选择开关K6的第二输入端连接BAT-。

如图4所示，本实施例中，所述电池正电极和负电极分别是电池电源的正负极，所述电池电源是由同向串联的电池组成，所述同向串联的电池的相互连接处接零线N。

在市电模式下，第一桥臂单元和第二桥臂单元的工作原理与实施例1相同，具体可参考实施例1的阐述，这里不再赘述。由于第三桥臂单元和第四桥臂单元的工作原理、第五桥臂单元和第六桥臂单元的工作原理与第一桥臂单元和第二桥臂单元的工作原理相同，这里也不再赘述。

优选的，输入第一桥臂单元和第二桥臂单元的第一相位交流电、输入第三桥臂单元和第四桥臂单元的第二相位交流电、输入第五桥臂单元和第六桥臂单元的第三相位交流电，第一相位交流电、第二相位交流电、第三相位交流电的相位差为120度，有利于减小纹波。

本发明实施例电路输出纹波小，应用于USP电源电路，提高了电路中的器件性能。

本实施例一种电路还包括第一开关，所述第一桥臂单元的电感的第二端口还用于连接正直流电源，所述第一开关用于使所述第一桥臂单元的电感L1的第二端口在连接所述交流电源和连接所述正直流电源之间切换；所述电路还包括第二开关，所述第二桥臂单元的电感的第二端口还用于连接负直流电源，所述第二开关用于使所述第二桥臂单元的电感的第二端口在连接所述交流电源和连接所述负直流电源之间切换；所述电路还包括第三开关，所述第三桥臂单元的电感的第二端口还用于连接所述正直流电源，所述第三开关用于使所述第三桥臂单元的电感的第二端口在连接所述第二相位交流电源和连接所述正直流电源之间切换；所述电路还包括第四开关，所述第四桥臂单元的电感的第二端口还用于连接所述负直流电源，所述第四开关用于使所述第四桥臂单元的电感的第二端口在连接所述第二相位交流电源和连接所述负直流电源之间切换；所述电路还包括第五开关，所述第五桥臂单元的电感的第二端口还用于连接所述正直流电源，所述第五开关用于使所述第五桥臂单元的电感的第二端口在连接所述第三相位交流电源和连接所述正直流电源之间切换；所述电路还包括第六开关，所述第六桥臂单元的电感的第二端口还用于连接所述负直流电源，所述第六开关用于使所述第六桥臂单元的电感的第二端口在连接所述第二相位交流电源和连接所述负直流电源之间切换。

如图3所示，选择开关K1、K2、K3、K4、K5、K6分别表示所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关、所述第四开关、所述第五开关、所述第六开关。

在电池模式下，第一至第六桥臂单元可以同时工作，输入正直流电的第一、第三、第五桥臂单元，用于向电容C1充电，输入负直流电的第二、第四、第六桥臂单元，用于向电容C2充电。因此，在电池模式下，本发明实施例电路仍然能够工作，向电容充电，解决了现有的三相Vienna PFC电路存在的器件闲置问题，提高了器件利用率。

优选的，上述桥臂单元中的开关管为绝缘栅双极晶体管或金属氧化物半导体场效应管。绝缘栅双极晶体管选用的频率小于40KHz，金属氧化物半导体场效应管可以选用频率为100KHz的场效应管。

本发明实施例电路可以应用于不间断电源设备，使得不间断电源设备的效率进一步提高，该不间断电源设备包括以上所述的维也纳功率因数校正电路。

对于上述的电路，本发明还提供了相应的控制方法。

如图5所示，一种电路控制方法，包括：

401、向所述第一桥臂单元的电感的第二端口和所述第二桥臂单元的电感的第二端口输入同相交流电。

402、在向所述第一桥臂单元的电感的第二端口和所述第二桥臂单元的电感的第二端口输入交流电的正半周时，开通所述第一桥臂单元的开关管，以向所述第一桥臂单元的电感充电；关闭所述第二桥臂单元的开关管，以向所述第一电容充电。

403、在开通所述第一桥臂单元的开关管及关闭所述第二桥臂单元的开关管之后，开通所述第二桥臂单元的开关管，以向所述第二桥臂单元的电感充电；关闭所述第一桥臂单元的开关管，以向所述第一电容充电。

404、在向所述第一桥臂单元的电感的第二端口和所述第二桥臂单元的电感的第二端口输入交流电的负半周时，开通所述第一桥臂单元的开关管，以向所述第一桥臂单元的电感充电；关闭所述第二桥臂单元的开关管，以向所述第二电容充电。

405、在开通所述第一桥臂单元的开关管及关闭所述第二桥臂单元的开关管之后，开通所述第二桥臂单元的开关管，以向所述第二桥臂单元的电感充电；关闭所述第一桥臂单元的开关管，以向所述第二电容充电。

优选的，开通和关闭所述第一桥臂单元的开关管的频率与开通和关闭所述第二桥臂单元的开关管的频率相同，以通过第一桥臂单元和第二桥臂单元轮流给第一电容和第二电容充电，减少电容纹波。

结合图2，对本发明控制方法进行详细说明。

在交流电工作模式(市电工作模式)下，第一桥臂单元和第二桥臂单元的工作方式与现有技术有所不同，第一桥臂单元和第二桥臂单元是进行并联交错工作。具体的，

向第一桥臂单元和第二桥臂单元输入同相交流电，当输入的同相交流电的波形处于正半周时，

开关管Q1开通，第一桥臂单元的电流流向为：单相交流电源→选择开关K1→电感L1→开关管Q1→，向电感L1充电。

开关管Q2关闭，第二桥臂单元的电流流向为：单相交流电源→选择开关K2→电感L2→二极管D3→电容C1→接零线N，向电容C1充电。

交错开通第一桥臂单元和第二桥臂单元的开关管后，

开关管Q2开通，第二桥臂单元的电流流向为：单相交流电源→选择开关K2→电感L2→开关管Q2→接零线N，向电感L2充电。

开关管Q1关闭，第一桥臂单元的电流流向为：单相交流电源→选择开关K1→电感L1→二极管D1→电容C1→接零线N，向电容C1充电。

当该第二相位交流电的波形处于负半周时，

开关管Q1开通，第一桥臂单元的电流流向为：接零线N→开关管Q1→电感L1→选择开关K1→单相交流电源，向电感L1充电。

开关管Q2关闭，第二桥臂单元的电流流向为：接零线N→电容C2→二极管D4→电感L2→选择开关K2→单相交流电源，向电容C2充电。

交错开通第一桥臂单元和第二桥臂单元的开关管后，

开关管Q2开通，第二桥臂单元的电流流向为：接零线N→开关管Q2→电感L2→选择开关K2→单相交流电源，向电感L2充电。

开关管Q1关闭，第一桥臂单元的电流流向为：接零线N→电容C2→二极管D2→电感L1→选择开关K1→单相交流电源，向电容C2充电。

交错开通开关管Q1和Q2，通过第一桥臂单元和第二桥臂单元分别交错向电容C1及电容C2充电，减小了电容C1和电容C2的波纹。

本发明还提供了一种电路控制方法，包括：

向所述第一桥臂单元的电感的第二端口和所述第二桥臂单元输入所述三相电源的第一相位交流电。

在输入第一相位交流电的正半周时，开通所述第一桥臂单元的开关管，以向所述第一桥臂单元的电感充电；关闭所述第二桥臂单元的开关管，以向所述第一电容充电。

在开通所述第一桥臂单元的开关管及关闭所述第二桥臂单元的开关管之后，开通所述第二桥臂单元的开关管，以向所述第二桥臂单元的电感充电；关闭所述第一桥臂单元的开关管，以向所述第一电容充电。

在输入第一相位交流电的负半周时，开通所述第一桥臂单元的开关管，以向所述第一桥臂单元的电感充电；关闭所述第二桥臂单元的开关管，以向所述第二电容充电。

在开通所述第一桥臂单元的开关管及关闭所述第二桥臂单元的开关管之后，开通所述第二桥臂单元的开关管，以向所述第二桥臂单元的电感充电；关闭所述第一桥臂单元的开关管，以向所述第二电容充电。

如图3所示，具体的，向第一桥臂单元和第二桥臂单元输入第一相位交流电，当输入的第一相位交流电的波形处于正半周时，

开关管Q1开通，第一桥臂单元的电流流向为：第一相位交流电源301→选择开关K1→电感L1→开关管Q1→，向电感L1充电。

开关管Q2关闭，第二桥臂单元的电流流向为：第一相位交流电源301→选择开关K2→电感L2→二极管D3→电容C1→接零线N，向电容C1充电。

交错开通第一桥臂单元和第二桥臂单元的开关管后，

开关管Q2开通，第二桥臂单元的电流流向为：第一相位交流电源301→选择开关K2→电感L2→开关管Q2→接零线N，向电感L2充电。

开关管Q1关闭，第一桥臂单元的电流流向为：第一相位交流电源301→选择开关K1→电感L1→二极管D1→电容C1→接零线N，向电容C1充电。

当第一相位交流电的波形处于负半周时，

开关管Q1开通，第一桥臂单元的电流流向为：接零线N→开关管Q1→电感L1→选择开关K1→第一相位交流电源301，向电感L1充电。

开关管Q2关闭，第二桥臂单元的电流流向为：接零线N→电容C2→二极管D4→电感L2→选择开关K2→第一相位交流电源301，向电容C2充电。

交错开通第一桥臂单元和第二桥臂单元的开关管后，

开关管Q2开通，第二桥臂单元的电流流向为：接零线N→开关管Q2→电感L2→选择开关K2→第一相位交流电源301，向电感L2充电。

开关管Q1关闭，第一桥臂单元的电流流向为：接零线N→电容C2→二极管D2→电感L1→选择开关K1→第一相位交流电源301，向电容C2充电。

交错开通开关管Q1和Q2，通过第一桥臂单元和第二桥臂单元分别交错向电容C1及电容C2充电，减小了电容C1和电容C2的波纹。

优选的，本发明控制方法还包括：

在所述第一开关切换到使所述第一桥臂单元的电感的第二端口连接所述正直流电源时，

向所述第一桥臂单元的电感的第二端口输入正直流电；

开通所述第一桥臂单元的开关管，以向所述第一桥臂单元的电感充电；

关闭所述第一桥臂单元的开关管，以向所述第一电容充电。

在所述第二开关切换到使所述第二桥臂单元的电感的第二端口连接所述负直流电源时，

向所述第二桥臂单元的电感的第二端口输入负直流电；

开通所述第二桥臂单元的开关管，以向所述第二桥臂单元的电感充电；

关闭所述第二桥臂单元的开关管，以向所述第二电容充电。

如图2所示，通过选择开关K1将所述第一桥臂单元的电感L1的第二端口与正直流电源BAT+连接，向电感L1的第二端口输入正直流电；

开通开关管Q1，第一桥臂单元的电流流向为：正直流电源BAT+→选择开关K1→电感L1→开关管Q1→接零线N，向电感L1充电。

关闭开关管Q1，第一桥臂单元的电流流向为：正直流电源BAT+→选择开关K1→电感L1→二极管D1→电容C1→接零线N，向电容C1充电。

通过选择开关K2将所述第二桥臂单元的电感L2的第二端口与负直流电源BAT-连接，向电感L2的第二端口输入负直流电；

开通开关管Q2，第二桥臂单元的电流流向为：接零线N→开关管Q2→电感L2→选择开关K2→负直流电源BAT-，向电感L2充电。

关闭开关管Q2，第二桥臂单元的电流流向为：接零线N→电容C2→二极管D4→电感L2→选择开关K2→负直流电源BAT-，向电容C2充电。

本发明实现了在电池模式下，电路仍然能够充分利用器件进行工作，而没有存在闲置的器件，提高了器件利用率。

优选的，本发明控制方法还包括：

向所述第三桥臂单元和所述第四桥臂单元输入所述三相电源的第二相位交流电。

在输入所述第二相位交流电的正半周时，开通所述第三桥臂单元的开关管，以向所述第三桥臂单元的电感充电；关闭所述第四桥臂单元的开关管，以向所述第一电容充电。

在开通所述第三桥臂单元的开关管及关闭所述第四桥臂单元的开关管之后，开通所述第四桥臂单元的开关管，以向所述第四桥臂单元的电感充电；关闭所述第三桥臂单元的开关管，以向所述第一电容充电。

在输入所述第二相位交流电的负半周时，开通所述第三桥臂单元的开关管，以向所述第三桥臂单元的电感充电；关闭所述第四桥臂单元的开关管，以向所述第二电容充电。

在开通所述第三桥臂单元的开关管及关闭所述第四桥臂单元的开关管之后，开通所述第四桥臂单元的开关管，以向所述第四桥臂单元的电感充电；关闭所述第三桥臂单元的开关管，以向所述第二电容充电。

如图3所示，具体的，向第三桥臂单元和第四桥臂单元输入第二相位交流电，当第二相位交流电的波形处于正半周时，

开关管Q3开通，第三桥臂单元的电流流向为：第二相位交流电源302→选择开关K3→电感L3→开关管Q3→接零线N，向电感L3充电。

开关管Q4关闭，第四桥臂单元的电流流向为：第二相位交流电源302→选择开关K4→电感L4→二极管D7→电容C1→接零线N，向电容C1充电。

交错开通第三桥臂单元和第四桥臂单元的开关管，

开关管Q4开通，第四桥臂单元的电流流向为：第二相位交流电源302→选择开关K4→电感L4→开关管Q4→接零线N，向电感L4充电。

开关管Q3关闭，第三桥臂单元的电流流向为：第二相位交流电源302→选择开关K3→电感L3→二极管D5→电容C1→接零线N，向电容C1充电。

当第二相位交流电的波形处于负半周时，

开关管Q3开通，第三桥臂单元的电流流向为：接零线N→开关管Q3→电感L3→选择开关K3→第二相位交流电源302，向电感L3充电。

开关管Q4关闭，第四桥臂单元的电流流向为：接零线N→电容C2→二极管D8→电感L4→选择开关K4→第二相位交流电源302，向电容C2充电。

交错开通第一桥臂单元和第二桥臂单元的开关管后，

开关管Q4开通，第四桥臂单元的电流流向为：接零线N→开关管Q4→电感L4→选择开关K4→第二相位交流电源302，向电感L4充电。

开关管Q3关闭，第三桥臂单元的电流流向为：接零线N→电容C2→二极管D6→电感L3→选择开关K3→第二相位交流电源302，向电容C2充电。

交错开通开关管Q3和Q4，通过第三桥臂单元和第四桥臂单元分别交错向电容C1及电容C2充电，减小了电容C1和电容C2的波纹。

向所述第五桥臂单元和所述第六桥臂单元输入所述三相电源的第三相位交流电。

在输入所述第三相位交流电的正半周时，开通所述第五桥臂单元的开关管，以向所述第五桥臂单元的电感充电；关闭所述第六桥臂单元的开关管，以向所述第一电容充电。

在开通所述第五桥臂单元的开关管及关闭所述第六桥臂单元的开关管之后，开通所述第六桥臂单元的开关管，以向所述第六桥臂单元的电感充电；关闭所述第五桥臂单元的开关管，以向所述第一电容充电。

在输入所述第三相位交流电的负半周时，开通所述第五桥臂单元的开关管，以向所述第五桥臂单元的电感充电；关闭所述第六桥臂单元的开关管，以向所述第二电容充电。

在开通所述第五桥臂单元的开关管及关闭所述第六桥臂单元的开关管之后，开通所述第六桥臂单元的开关管，以向所述第六桥臂单元的电感充电；关闭所述第五桥臂单元的开关管，以向所述第二电容充电。

如图3所示，具体的，向第五桥臂单元和第六桥臂单元输入第三相位交流电，当输入的第三相位交流电的波形处于正半周时，

开关管Q5开通，第五桥臂单元的电流流向为：第三相位交流电源303→选择开关K5→电感L5→开关管Q5→接零线N，向电感L5充电。

开关管Q6关闭，第六桥臂单元的电流流向为：第三相位交流电源303→选择开关K6→电感L6→二极管D11→电容C1→接零线N，向电容C1充电。

交错开通第五桥臂单元和第六桥臂单元的开关管，

开关管Q6开通，第五桥臂单元的电流流向为：第三相位交流电源303→选择开关K6→电感L6→开关管Q6→接零线N，向电感L6充电。

开关管Q5关闭，第三桥臂单元的电流流向为：第三相位交流电源303→选择开关K5→电感L5→二极管D9→电容C1→接零线N，向电容C1充电。

当该第三相位交流电的波形处于负半周时，

开关管Q5开通，第五桥臂单元的电流流向为：接零线N→开关管Q5→电感L5→选择开关K5→第三相位交流电源303，向电感L5充电。

开关管Q6关闭，第六桥臂单元的电流流向为：接零线N→电容C2→二极管D12→电感L6→选择开关K6→第三相位交流电源303，向电容C2充电。

交错开通第五桥臂单元和第六桥臂单元的开关管后，

开关管Q6开通，第六桥臂单元的电流流向为：接零线N→开关管Q6→电感L6→选择开关K6→第三相位交流电源303，向电感L6充电。

开关管Q5关闭，第五桥臂单元的电流流向为：接零线N→电容C2→二极管D10→电感L5→选择开关K5→第三相位交流电源303，向电容C2充电。

交错开通开关管Q5和Q6，通过第五桥臂单元和第六桥臂单元分别交错向电容C1及电容C2充电，减小了电容C1和电容C2的波纹。

上述包含有六个桥臂单元的电路可以应用于大功率的UpS电源中，通过本发明实施例的控制方法，可以减小电路中电容纹波，从而减小纹波对电路器件性能的影响，提高电路的整体性能。

优选的，本发明控制方法还包括：

在所述第一开关切换到使所述第一桥臂单元的电感的第二端口连接所述正直流电源，所述第三开关切换到使所述第三桥臂单元的电感的第二端口连接所述正直流电源时，向所述第一桥臂单元的电感的第二端口输入负直流电，向所述第三桥臂单元的电感的第二端口输入正直流电；开通所述第一桥臂单元的开关管，以向所述第一桥臂单元的电感充电；关闭所述第三桥臂单元的开关管，以向所述第一电容充电。

在开通所述第一桥臂单元的开关管及关闭第三桥臂单元的开关管之后，开通所述第三桥臂单元的开关管，以向所述第三桥臂单元的电感充电；关闭所述第一桥臂单元的开关管，以向所述第一电容充电。

在所述第二开关切换到使所述第二桥臂单元的电感的第二端口连接所述正直流电源，所述第四开关切换到使所述第四桥臂单元的电感的第二端口连接所述负直流电源时，向所述第二桥臂单元的电感的第二端口输入负直流电，向所述第四桥臂单元的电感的第二端口输入负直流电。开通所述第二桥臂单元的开关管，以向所述第二桥臂单元的电感充电；关闭所述第四桥臂单元的开关管，以向所述第二电容充电。

在开通所述第二桥臂单元的开关管及关闭所述第四桥臂单元的开关管之后，开通所述第四桥臂单元的开关管，以向所述第四桥臂单元的电感充电；关闭所述第二桥臂单元的开关管，以向所述第二电容充电。

在电池模式下，交错开通第一桥臂单元的开关管和第三桥臂单元的开关管，交错向第一电容充电，使得在向第一桥臂单元的电感充电时或向第二桥臂单元的电感充电时，第一电容都能够获得充电。同理，交错开通第二桥臂单元的开关管和第四桥臂单元的开关管，交错向第二电容充电。交错向第二电容充电，使得在向第二桥臂单元的电感充电时或向第四桥臂单元的电感充电时，第二电容都能够获得充电。

优选的，本发明控制方法还包括：

在所述第五开关切换到使所述第五桥臂单元的电感的第二端口连接所述正直流电源时，向所述第五桥臂单元的电感的第二端口输入正直流电。开通所述第五桥臂单元的开关管，以向所述第五桥臂单元的电感充电；关闭所述第五桥臂单元的开关管，以向所述第一电容充电。

在所述第六开关切换到使所述第六桥臂单元的电感的第二端口连接所述负直流电源时，向所述第六桥臂单元的电感的第二端口输入负直流电。开通所述第六桥臂单元的开关管，以向所述第六桥臂单元的电感充电；关闭所述第六桥臂单元的开关管，以向所述第二电容充电。

在电池模式下，第一桥臂单元、第二桥臂单元、第三桥臂单元、第四桥臂单元、第五桥臂单元、第六桥臂单元都可以同时工作，避免器件闲置。

以下就交错开通第一桥臂单元和第三桥臂单元的开关管，及交错开通第二桥臂单元和第四桥臂单元的开关管为例，结合图3进行详细说明。

向第一桥臂单元的电感的第二端口和第三桥臂单元的电感的第二端口输入正直流电，

开通开关管Q1，关闭开关管Q3，则第一桥臂单元的电流流向为：BAT+→选择开关K1→电感L1→开关管Q1→接零线N，向电感L1充电；第三桥臂单元的电流流向为：BAT+→选择开关K3→电感L3→二极管D5→电容C1→接零线N，向电容C1充电。

在开通开关管Q1和关闭开关管Q3之后，开通开关管Q3，关闭开关管Q1，则第三桥臂单元的电流流向为：BAT+→选择开关K3→电感L3→开关管Q3→接零线N，向电感L3充电；第一桥臂单元的电流流向为：BAT+→选择开关K1→电感L1→二极管D1→电容C1→接零线N，向电容C1充电。

通过第一桥臂单元和第三桥臂单元交错向电容C1充电，可以减小电容C1的纹波。

同理，通过第三和第五桥臂单元，或者第一和第五桥臂单元也可以交错向电容C2充电，可以减小电容C2的纹波。

向第二桥臂单元的电感的第二端口和第四桥臂单元的电感的第二端口输入负直流电。

开通开关管Q2，关闭开关管Q4，则第二桥臂单元的电流流向为：接零线N→开关管Q2→电感L2→选择开关K2→BAT-，向电感L2充电；第四桥臂单元的电流流向为：接零线N→电容C2→二极管D8→电感L4→选择开关K4→BAT-，向电容C2充电。

在开通开关管Q2及关闭开关管Q4之后，开通开关管Q4，关闭开关管Q2，则第四桥臂单元的电流流向为：接零线N→开关管Q4→电感L4→选择开关K4→BAT-，向电感L4充电；第二桥臂单元的电流流向为：接零线N-电容C2→二极管D4→电感L2→选择开关K2→BAT-，向电容C2充电。

通过第二桥臂单元和第四桥臂单元交错向电容C2充电，可以减小电容C2的纹波，同时可以不间断向电容C2充电。

同理，通过第二和第六桥臂单元，或者第四和第六桥臂单元也可以交错向电容C2充电，可以减小电容C2的纹波，同时可以不间断向电容C2充电。

包含有六个桥臂单元的电路可以应用于大功率的UPS电源中，通过本发明实施例的控制方法，不仅可以减小电路中电容纹波，而且相较于现有的三相Vienna PFC电路，提高了器件在电池模式下的利用率。

以上通过实施例对本发明一种电路及其控制方法进行了详细介绍，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种电路，其特征在于，

包括两个桥臂单元和两个电容，所述两个桥臂单元分别为第一桥臂单元和第二桥臂单元，所述两个电容分别为第一电容和第二电容；

每个桥臂单元分别包括两个二极管、一个电感和一个开关管，所述两个二极管分别为第一二极管和第二二极管，所述第一二极管的正极连接所述第二二极管的负极，所述第一二极管和所述第二二极管的连接处分别连接所述电感的第一端口和所述开关管的第一端口，所述开关管的第二端口接零线N；所述第一二极管的负极连接所述第一电容的第一端口，所述第二二极管的正极连接所述第二电容的第一端口，所述第一电容的第二端口和所述第二电容的第二端口分别接零线N；

所述第一桥臂单元的电感的第二端口和所述第二桥臂单元的电感的第二端口用于连接同相交流电源；

所述电路还包括第一开关，所述第一桥臂单元的电感的第二端口还用于连接正直流电源，所述第一开关用于使所述第一桥臂单元的电感的第二端口在连接所述交流电源和连接所述正直流电源之间切换；

所述电路还包括第二开关，所述第二桥臂单元的电感的第二端口还用于连接负直流电源，所述第二开关用于使所述第二桥臂单元的电感的第二端口在连接所述交流电源和连接所述负直流电源之间切换。

2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，还包括第三桥臂单元、第四桥臂单元、第五桥臂单元、第六桥臂单元，所述第三桥臂单元、所述第四桥臂单元、所述第五桥臂单元、所述第六桥臂单元分别包括和所述第一桥臂单元相同的结构；

所述第三桥臂单元的电感的第二端口和所述第四桥臂单元的电感的第二端口用于连接三相电源的第二相位交流电源；

所述第五桥臂单元的电感的第二端口和所述第六桥臂单元的电感的第二端口用于连接三相电源的第三相位交流电源；

所述第一桥臂单元的电感的第二端口和所述第二桥臂单元的电感的第二端口用于连接三相电源的第一相位交流电源。

3.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，

所述电路还包括第三开关，所述第三桥臂单元的电感的第二端口还用于连接所述正直流电源，所述第三开关用于使所述第三桥臂单元的电感的第二端口在连接所述第二相位交流电源和连接所述正直流电源之间切换；

所述电路还包括第四开关，所述第四桥臂单元的电感的第二端口还用于连接所述负直流电源，所述第四开关用于使所述第四桥臂单元的电感的第二端口在连接所述第二相位交流电源和连接所述负直流电源之间切换；

所述电路还包括第五开关，所述第五桥臂单元的电感的第二端口还用于连接所述正直流电源，所述第五开关用于使所述第五桥臂单元的电感的第二端口在连接所述第三相位交流电源和连接所述正直流电源之间切换；

所述电路还包括第六开关，所述第六桥臂单元的电感的第二端口还用于连接所述负直流电源，所述第六开关用于使所述第六桥臂单元的电感的第二端口在连接所述第三相位交流电源和连接所述负直流电源之间切换。

4.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述开关管为绝缘栅双极晶体管或金属氧化物半导体场效应管。

5.一种电路控制方法，应用于如权利要求1所述的电路，其特征在于，包括：

向所述第一桥臂单元的电感的第二端口和所述第二桥臂单元的电感的第二端口输入同相交流电，

在输入交流电的正半周时，

开通所述第一桥臂单元的开关管，以向所述第一桥臂单元的电感充电；

关闭所述第二桥臂单元的开关管，以向所述第一电容充电；

在开通所述第一桥臂单元的开关管及关闭所述第二桥臂单元的开关管之后，

开通所述第二桥臂单元的开关管，以向所述第二桥臂单元的电感充电；

关闭所述第一桥臂单元的开关管，以向所述第一电容充电；

在输入交流电的负半周时，

开通所述第一桥臂单元的开关管，以向所述第一桥臂单元的电感充电；

关闭所述第二桥臂单元的开关管，以向所述第二电容充电；

在开通所述第一桥臂单元的开关管及关闭所述第二桥臂单元的开关管之后，

开通所述第二桥臂单元的开关管，以向所述第二桥臂单元的电感充电；

关闭所述第一桥臂单元的开关管，以向所述第二电容充电；

所述电路控制方法还包括：在所述第一开关切换到使所述第一桥臂单元的电感的第二端口连接所述正直流电源时，

向所述第一桥臂单元的电感的第二端口输入正直流电；

开通所述第一桥臂单元的开关管，以向所述第一桥臂单元的电感充电；

关闭所述第一桥臂单元的开关管，以向所述第一电容充电；

在所述第二开关切换到使所述第二桥臂单元的电感的第二端口连接所述负直流电源时，

向所述第二桥臂单元的电感的第二端口输入负直流电；

开通所述第二桥臂单元的开关管，以向所述第二桥臂单元的电感充电；

关闭所述第二桥臂单元的开关管，以向所述第二电容充电。

6.根据权利要求5所述的电路控制方法，应用于如权利要求2所述的电路，其特征在于，还包括：

向所述第三桥臂单元和所述第四桥臂单元输入所述三相电源的第二相位交流电；

在输入所述第二相位交流电的正半周时，

开通所述第三桥臂单元的开关管，以向所述第三桥臂单元的电感充电；

关闭所述第四桥臂单元的开关管，以向所述第一电容充电；

在开通所述第三桥臂单元的开关管及关闭所述第四桥臂单元的开关管之后，

开通所述第四桥臂单元的开关管，以向所述第四桥臂单元的电感充电；

关闭所述第三桥臂单元的开关管，以向所述第一电容充电；

在输入所述第二相位交流电的负半周时，

开通所述第三桥臂单元的开关管，以向所述第三桥臂单元的电感充电；

关闭所述第四桥臂单元的开关管，以向所述第二电容充电；

在开通所述第三桥臂单元的开关管及关闭所述第四桥臂单元的开关管之后，

开通所述第四桥臂单元的开关管，以向所述第四桥臂单元的电感充电；

关闭所述第三桥臂单元的开关管，以向所述第二电容充电；

向所述第五桥臂单元和所述第六桥臂单元输入所述三相电源的第三相位交流电，在输入所述第三相位交流电的正半周时，

开通所述第五桥臂单元的开关管，以向所述第五桥臂单元的电感充电；

关闭所述第六桥臂单元的开关管，以向所述第一电容充电；

在开通所述第五桥臂单元的开关管及关闭所述第六桥臂单元的开关管之后，

开通所述第六桥臂单元的开关管，以向所述第六桥臂单元的电感充电；

关闭所述第五桥臂单元的开关管，以向所述第一电容充电；

在输入所述第三相位交流电的负半周时，

开通所述第五桥臂单元的开关管，以向所述第五桥臂单元的电感充电；

关闭所述第六桥臂单元的开关管，以向所述第二电容充电；

在开通所述第五桥臂单元的开关管及关闭所述第六桥臂单元的开关管之后，

开通所述第六桥臂单元的开关管，以向所述第六桥臂单元的电感充电；

关闭所述第五桥臂单元的开关管，以向所述第二电容充电；

所述向所述第一桥臂单元和所述第二桥臂单元输入同相交流电具体为：向所述第一桥臂单元和所述第二桥臂单元输入所述三相电源的第一相位交流电。

7.根据权利要求6所述的电路控制方法，应用于如权利要求3所述的电路，其特征在于，还包括：

在所述第一开关切换到使所述第一桥臂单元的电感的第二端口连接所述正直流电源，所述第三开关切换到使所述第三桥臂单元的电感的第二端口连接所述正直流电源时，向所述第一桥臂单元的电感的第二端口输入正直流电，向所述第三桥臂单元的电感的第二端口输入正直流电；

开通所述第一桥臂单元的开关管，以向所述第一桥臂单元的电感充电；

关闭所述第三桥臂单元的开关管，以向所述第一电容充电；

在开通所述第一桥臂单元的开关管及关闭第三桥臂单元的开关管之后，

开通所述第三桥臂单元的开关管，以向所述第三桥臂单元的电感充电；

关闭所述第一桥臂单元的开关管，以向所述第一电容充电；

在所述第二开关切换到使所述第二桥臂单元的电感的第二端口连接所述负直流电源，所述第四开关切换到使所述第四桥臂单元的电感的第二端口连接所述负直流电源时，向所述第二桥臂单元的电感的第二端口输入负直流电，向所述第四桥臂单元的电感的第二端口输入负直流电，

开通所述第二桥臂单元的开关管，以向所述第二桥臂单元的电感充电；

关闭所述第四桥臂单元的开关管，以向所述第二电容充电；

在开通所述第二桥臂单元的开关管及关闭所述第四桥臂单元的开关管之后，

开通所述第四桥臂单元的开关管，以向所述第四桥臂单元的电感充电；

关闭所述第二桥臂单元的开关管，以向所述第二电容充电。

8.根据权利要求7所述的电路控制方法，应用于如权利要求3所述的电路，其特征在于，还包括：

在所述第五开关切换到使所述第五桥臂单元的电感的第二端口连接所述正直流电源时，向所述第五桥臂单元的电感的第二端口输入正直流电；

开通所述第五桥臂单元的开关管，以向所述第五桥臂单元的电感充电；

关闭所述第五桥臂单元的开关管，以向所述第一电容充电；

在所述第六开关切换到使所述第六桥臂单元的电感的第二端口连接所述负直流电源时，向所述第六桥臂单元的电感的第二端口输入负直流电；

开通所述第六桥臂单元的开关管，以向所述第六桥臂单元的电感充电；

关闭所述第六桥臂单元的开关管，以向所述第二电容充电。