CN210075077U - 一种功率因数校正电路及车载充电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种功率因数校正电路及车载充电机，功率因数校正电路包括输入切换模块、三相桥式整流模块、主控模块、第一电容及第二电容，当单相交流电源为功率因数校正电路供电时，输入切换模块执行第一线路切换，以使单相交流电源的火线通过输入切换模块与三相桥式整流模块的第一输入端和第二输入端相连接，使单相交流电源的中线通过输入切换模块与三相桥式整流模块的第三输入端和电容中点相连接；三相桥式整流模块对单相交流电源进行整流和实现功率因数校正，且其一桥臂产生工频补偿电流。本实用新型桥臂中的工频补偿电流可消除三相桥式整流模块输出电流中的工频纹波，因此可采用较小容量的输出电容，可有效减小体积，降低成本。

Description

一种功率因数校正电路及车载充电机

技术领域

本实用新型涉及电子电路技术领域，尤其涉及一种功率因数校正电路及车载充电机。

背景技术

功率因数校正(Power Factor Correction，PFC)电路是电力电子领域中一种用于提高用电设备功率因数的电子线路，随着电力电子技术的不断发展，小型化、低成本、高效率成为了其不断发展的方向。

现有技术中，可兼容单相交流电和三相交流电输入的PFC电路拓扑如图1所示，该PFC电路拓扑为三桥臂PFC电路，并在交流输入端设置继电器，通过继电器的断开与吸合动作实现单相交流电输入与三相交流电输入的切换。当三桥臂PFC电路工作于单相交流电输入模式时，其中两个桥臂对单相交流电进行整流，输出电流中会存在工频纹波(50Hz或60Hz纹波)，为了滤除工频纹波，输出端需要设置较大容量的输出电容，导致三桥臂PFC电路的体积大、成本高。

实用新型内容

本实用新型提供一种功率因数校正电路，用以解决现有的三桥臂PFC电路工作于单相交流电输入模式时，因输出电流中存在工频纹波导致三桥臂PFC电路体积大、成本高的问题。

本实用新型提供一种功率因数校正电路，包括输入切换模块、三相桥式整流模块、主控模块、第一电容及第二电容；

所述第一电容的第一端和所述第二电容的第一端分别与所述三相桥式整流模块的第一输出端和第二输出端相连接，所述第一电容的第二端与所述第二电容的第二端共接形成电容中点；

当所述主控模块检测到单相交流电源为所述功率因数校正电路供电时，所述主控模块控制所述输入切换模块执行第一线路切换，以使所述单相交流电源的火线通过所述输入切换模块与所述三相桥式整流模块的第一输入端和第二输入端相连接，以及使所述单相交流电源的中线通过所述输入切换模块与所述三相桥式整流模块的第三输入端和所述电容中点相连接；以及所述主控模块控制所述三相桥式整流模块对所述单相交流电源进行整流和实现功率因数校正，同时控制所述三相桥式整流模块的第三输入端对应连接的桥臂作为输出电流补偿桥臂以产生工频补偿电流，进而消除所述三相桥式整流模块的输出电流中的工频纹波。

当所述主控模块检测到三相交流电源为所述功率因数校正电路供电时，所述主控模块控制所述输入切换模块执行第二线路切换，以使所述三相交流电源的第一相线、第二相线、第三相线及中线分别通过所述输入切换模块与所述三相桥式整流模块的第一输入端、第二输出端、第三输入端及所述电容中点相连接；以及所述主控模块控制所述三相桥式整流模块对所述三相交流电源进行整流和实现功率因数校正。

所述功率因数校正电路还包括电流采样模块；

所述电流采样模块采集所述单相交流电源的交流输出电流值和所述三相桥式整流模块的第三输入端流过的第三电流值，并输出所述交流输出电流值和所述第三电流值至所述主控模块；

所述主控模块根据所述交流输出电流值和所述第三电流值的差值生成所述输出电流补偿桥臂的控制信号以使所述输出电流补偿桥臂产生工频补偿电流。

所述输入切换模块具有第一输入端、第二输入端、第三输入端、第四输入端、第一输出端、第二输出端、第三输出端及第四输出端；所述输入切换模块的第一输出端、第二输出端、第三输出端及第四输出端分别与所述三相桥式整流模块的第一输入端、第二输入端、第三输入端及所述电容中点相连接；

当所述主控模块检测到单相交流电源为所述功率因数校正电路供电时，所述主控模块控制所述输入切换模块执行第一线路切换，以使所述输入切换模块的第二输入端与所述输入切换模块的第一输出端和第二输出端相连接，所述输入切换模块的第一输入端悬空，所述输入切换模块的第二输入端连接至所述单相交流电源的火线；或者使所述输入切换模块的第一输入端、第二输入端、第一输出端及第二输出端共接，所述输入切换模块的第一输入端和第二输入端分别连接一单相交流电源的火线；以及使所述输入切换模块的第三输入端悬空，所述输入切换模块的第四输入端与所述输入切换模块的第三输出端和第四输出端相连接，所述输入切换模块的第四输入端连接至所述单相交流电源的中线。

当所述主控模块检测到三相交流电源为所述功率因数校正电路供电时，所述主控模块控制所述输入切换模块执行第二线路切换，以使所述输入切换模块的第一输入端、第二输入端、第三输入端及第四输入端分别与所述输入切换模块的第一输出端、第二输出端、第三输出端及第四输出端相连接，所述输入切换模块的第一输入端、第二输入端、第三输入端及第四输入端分别与所述三相交流电源的第一相线、第二相线、第三相线及中线相连接。

所述三相桥式整流模块包括第一电感、第二电感、第三电感、第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第五开关管及第六开关管；

所述第一电感的第一端、所述第二电感的第一端及所述第三电感的第一端分别为所述三相桥式整流模块的第一输入端、第二输入端及第三输入端；所述第一开关管的第一端、所述第三开关管的第一端及所述第五开关管的第一端共接形成所述三相桥式整流模块的第一输出端，所述第二开关管的第一端、所述第四开关管的第一端及所述第六开关管的第一端共接形成所述三相桥式整流模块的第二输出端；所述第一开关管的第二端和所述第二开关管的第二端均与所述第一电感的第二端相连接，所述第三开关管的第二端和所述第四开关管的第二端均与所述第二电感的第二端相连接，所述第五开关管的第二端和所述第六开关管的第二端均与所述第三电感的第二端相连接。

所述输入切换模块包括第一开关、第二开关、第三开关、第四开关及第五开关；

所述第一开关的第一连接端、所述第二开关的第一连接端及所述第三开关的第一连接端分别为所述输入切换模块的第一输入端、第二输入端及第三输入端；所述第一开关的第二连接端、所述第二开关的第二连接端及所述第三开关的第二连接端分别为所述输入切换模块的第一输出端、第二输出端及第三输出端；所述第四开关的第一连接端和第二连接端分别与所述第一开关的第二连接端和所述第二开关的第一连接端相连接；所述第五开关的第一连接端与所述第三开关的第二连接端相连接，所述第五开关的第二连接端为所述输入切换模块的第四输入端和第四输出端；

当所述主控模块检测到单相交流电源为所述功率因数校正电路供电时，所述主控模块控制所述第四开关、所述第二开关及所述第五开关闭合，同时控制所述第一开关和所述第三开关断开；

当所述主控模块检测到三相交流电源为所述功率因数校正电路供电时，所述主控模块控制所述第一开关、所述第二开关及所述第三开关闭合，同时控制所述第四开关和所述第五开关断开。

所述输入切换模块包括第六开关、第七开关、第八开关、第九开关及第十开关；

所述第六开关的第一连接端、所述第七开关的第一连接端及所述第八开关的第一连接端分别为所述输入切换模块的第一输入端、第二输入端及第三输入端；所述第六开关的第二连接端、所述第七开关的第二连接端及所述第八开关的第二连接端分别为所述输入切换模块的第一输出端、第二输出端及第三输出端；所述第九开关的第一连接端和第二连接端分别与所述第六开关的第一连接端和所述第七开关的第一连接端相连接；所述第十开关的第一连接端与所述第八开关的第二连接端相连接，所述第十开关的第二连接端为所述输入切换模块的第四输入端和第四输出端；

当所述主控模块检测到单相交流电源为所述功率因数校正电路供电时，所述主控模块控制所述第六开关、所述第七开关、所述第九开关及所述第十开关闭合，同时控制所述第八开关断开；

当所述主控模块检测到三相交流电源为所述功率因数校正电路供电时，所述主控模块控制所述第六开关、所述第七开关及所述第八开关闭合，同时控制所述第九开关和所述第十开关断开。

本实用新型还提供一种车载充电机，包括上述功率因数校正电路和DC-DC变换电路；

所述功率因数校正电路中三相桥式整流模块的第一输出端和第二输出端分别与所述DC-DC变换电路的第一输入端和第二输入端相连接，所述DC-DC变换电路的输出端与车载高压电池相连接。

所述DC-DC变换电路为LLC谐振电路。

本实用新型所提供的功率因数校正电路，当由单相交流电源供电时，三相桥式整流模块的第一输入端和第二输入端共同连接至单相交流电源的火线，三相桥式整流模块的第三输入端和电容中点共同连接至单相交流电源的中线，三相桥式整流模块对单相交流电源进行整流，同时其第三输入端对应连接的桥臂中产生工频补偿电流，该工频补偿电流可消除三相桥式整流模块的输出电流中的工频纹波。因此，输出电容所需容量减小，电容体积减小、成本降低，进而使得功率因数校正电路的体积减小、成本降低。

附图说明

图1为背景技术提供的兼容单相和三相交流电输入的PFC电路拓扑；

图2为本实用新型实施例提供的功率因数校正电路的示意图；

图3为本实用新型另一实施例提供的功率因数校正电路的示意图；

图4为本实用新型另一实施例提供的功率因数校正电路的示意图；

图5为本实用新型三相桥式整流模块中输出电流补偿桥臂的控制框图；

图6为本实用新型另一实施例提供的功率因数校正电路的示意图；

图7为本实用新型另一实施例提供的功率因数校正电路的示意图；

图8为本实用新型实施例提供的功率因数校正电路图；

图9为本实用新型另一实施例提供的功率因数校正电路图；

图10为本实用新型另一实施例提供的功率因数校正电路图；

图11为本实用新型另一实施例提供的功率因数校正电路图；

图12为本实用新型实施例提供的车载充电机的电路示意图；

图13为本实用新型实施例提供的交流输出电流和第三电流的波形图；

图14为本实用新型实施例提供的第一桥臂和第二桥臂的输出电流以及第五开关管中电流的波形图。

具体实施方式

为了使本实用新型实施例的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型实施例进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型实施例，并不用于限定本实用新型实施例。

图2为本实用新型实施例提供的功率因数校正电路100的示意图，功率因数校正电路100包括输入切换模块101、三相桥式整流模块102、主控模块103、第一电容C1及第二电容C2。

第一电容C1的第一端和第二电容C2的第一端分别与三相桥式整流模块102的第一输出端和第二输出端相连接，第一电容C1的第二端与第二电容C2的第二端共接形成电容中点M。

当主控模块103检测到单相交流电源200为功率因数校正电路100供电时，主控模块103控制输入切换模块101执行第一线路切换，以使单相交流电源200的火线L通过输入切换模块101与三相桥式整流模块102的第一输入端U和第二输入端V相连接，以及使单相交流电源200的中线N通过输入切换模块101与三相桥式整流模块102的第三输入端W和电容中点M相连接；以及主控模块103控制三相桥式整流模块102对单相交流电源200进行整流和实现功率因数校正，同时控制三相桥式整流模块102的第三输入端W对应连接的桥臂作为输出电流补偿桥臂以产生工频补偿电流，进而消除三相桥式整流模块102的输出电流中的工频纹波。

具体地，功率因数校正电路100由外部交流电源200供电，外部交流电源200可为单相交流电源或三相交流电源。当主控模块103检测到单相交流电源200为功率因数校正电路100供电时，主控模块103控制输入切换模块101执行第一线路切换，使得单相交流电源200的火线L与三相桥式整流模块102的第一输入端U和第二输入端V相连接，单相交流电源200的中线N与三相桥式整流模块102的第三输入端W和电容中点M相连接。同时，主控模块103控制三相桥式整流模块102的第一输入端U和第二输入端V对应连接的第一桥臂和第二桥臂执行整流功能，即第一桥臂和第二桥臂对单相交流电源200进行整流，同时实现功率因数校正，三相桥式整流模块102的第三输入端W对应连接的第三桥臂作为输出电流补偿桥臂，主控模块103控制输出电流补偿桥臂产生工频补偿电流，该工频补偿电流可抵消第一桥臂和第二桥臂整流输出电流中的工频纹波(50Hz或60Hz纹波)，因此，三相桥式整流模块102的输出电流中不含工频纹波，三相桥式整流模块102的输出端可采用较小容量的电容对输出电流进行滤波，电容体积减小，成本降低。

如图3所示，图3示出了三相交流电源200供电的功率因数校正电路100示意图。当主控模块103检测到三相交流电源200为功率因数校正电路100供电时，主控模块103控制输入切换模块101执行第二线路切换，以使三相交流电源200的第一相线A、第二相线B、第三相线C及中线N分别通过输入切换模块101与三相桥式整流模块102的第一输入端U、第二输出端V、第三输入端W及电容中点M相连接；以及主控模块103控制三相桥式整流模块102对三相交流电源200进行整流和实现功率因数校正。

具体地，当主控模块103检测到三相交流电源200为功率因数校正电路100供电时，主控模块103控制输入切换模块101执行第二线路切换，使得三相交流电源200的第一相线A、第二相线B、第三相线C及中线N分别与三相桥式整流模块102的第一输入端U、第二输出端V、第三输入端W及电容中点M相连接。同时，主控模块103控制三相桥式整流模块102的三个桥臂对三相交流电源200进行整流，并实现功率因数校正。对三相交流电源200进行整流和实现功率因数校正采用现有三相整流和功率因数校正技术，在此不再赘述。

如图4所示，本实用新型功率因数校正电路100还包括电流采样模块。

电流采样模块采集单相交流电源200的交流输出电流值I_in和三相桥式整流模块102的第三输入端W流过的第三电流值I_L3，并输出交流输出电流值I_in和第三电流值I_L3至主控模块103；

主控模块103根据交流输出电流值I_in和第三电流值I_L3的差值生成输出电流补偿桥臂的控制信号，以使输出电流补偿桥臂产生工频补偿电流。

具体地，图5示出了输出电流补偿桥臂的控制框图，电流采样模块采集单相交流电源200的交流输出电流值I_in和三相桥式整流模块102的第三输入端W流过的第三电流值I_L3，并输出给主控模块103。主控模块103将交流输出电流值I_in作为参考电流值，将第三电流值I_L3作为待调节电流值，计算交流输出电流值I_in和第三电流值I_L3的差值，该差值经PI调节器后得到PWM控制信号，PWM控制信号经PWM发生器后得到输出电流补偿桥臂中两开关管的开关控制信号，进而使输出电流补偿桥臂产生工频补偿电流。

进一步具体地，主控模块103通过对交流输出电流值I_in和第三电流值I_L3的差值进行PI调节，最终使第三电流值I_L3为交流输出电流值I_in的一半，如此三相桥式整流模块102的输出电流补偿桥臂中的工频补偿电流可抵消三相桥式整流模块102的第一桥臂和第二桥臂整流输出电流中的工频纹波，进而使三相桥式整流模块102的输出电流中不含工频纹波。

如图6所示，功率因数校正电路100输入切换模块101具有第一输入端IN1、第二输入端IN2、第三输入端IN3、第四输入端IN4、第一输出端O1、第二输出端O2、第三输出端O3及第四输出端O4；输入切换模块101的第一输出端O1、第二输出端O2、第三输出端O3及第四输出端O4分别与三相桥式整流模块102的第一输入端U、第二输入端V、第三输入端W及电容中点M相连接。

如图6所示，当主控模块103检测到单相交流电源200为功率因数校正电路100供电时，主控模块103控制输入切换模块101执行第一线路切换，以使输入切换模块101的第二输入端IN2与输入切换模块101的第一输出端O1和第二输出端O2相连接，输入切换模块101的第一输入端IN1悬空，输入切换模块101的第二输入端IN2连接至单相交流电源200的火线L；或者如图7所示，当两个并联的单相交流电源200为功率因数校正电路100供电时，使输入切换模块101的第一输入端IN1、第二输入端IN2、第一输出端O1及第二输出端O2共接，输入切换模块101的第一输入端IN1和第二输入端IN2分别连接一单相交流电源200的火线L；以及使输入切换模块101的第三输入端IN3悬空，输入切换模块101的第四输入端IN4与输入切换模块101的第三输出端O3和第四输出端O4相连接，输入切换模块101的第四输入端IN4连接至单相交流电源200的中线N。

具体地，输入切换模块101包括多个开关，主控模块103通过控制开关的开通与关断实现线路切换。

具体地，如图6所示，当单个单相交流电源200为功率因数校正电路100供电时，主控模块103控制输入切换模块101执行第一线路切换，以使输入切换模块101的第二输入端IN2与输入切换模块101的第一输出端O1和第二输出端O2相连接，输入切换模块101的第一输入端IN1悬空，输入切换模块101的第二输入端IN2连接至单相交流电源200的火线；以及使输入切换模块101的第三输入端IN3悬空，输入切换模块101的第四输入端IN4与输入切换模块101的第三输出端O3和第四输出端O4相连接，输入切换模块101的第四输入端IN4连接至单相交流电源200的中线N。如图7所示，当两个并联的单相交流电源200为功率因数校正电路100供电时，主控模块103控制输入切换模块101执行第一线路切换，使输入切换模块101的第一输入端IN1、第二输入端IN2、第一输出端O1及第二输出端O2共接，输入切换模块101的第一输入端IN1和第二输入端IN2分别连接一单相交流电源200的火线L；以及使输入切换模块101的第三输入端IN3悬空，输入切换模块101的第四输入端IN4与输入切换模块101的第三输出端O3和第四输出端O4相连接，输入切换模块101的第四输入端IN4连接至单相交流电源200的中线N。

如图3所示，当主控模块103检测到三相交流电源200为功率因数校正电路100供电时，主控模块103控制输入切换模块101执行第二线路切换，以使输入切换模块101的第一输入端IN1、第二输入端IN2、第三输入端IN3及第四输入端IN4分别与输入切换模块101的第一输出端O1、第二输出端O2、第三输出端O3及第四输出端O4相连接，输入切换模块101的第一输入端IN1、第二输入端IN2、第三输入端IN3及第四输入端IN4分别与三相交流电源200的第一相线A、第二相线B、第三相线C及中线N相连接。

具体地，上述描述中，输入切换模块101的第一输入端IN1、第二输入端IN2及第三输入端IN3的描述并不表示三个输入端具有顺序关系或位置关系，仅用于区分输入切换模块101的三个输入端；同理，输入切换模块101的第一输出端O1、第二输出端O2及第三输出端O3以及三相桥式整流模块102的第一输入端U、第二输入端V及第三输入端W的描述也仅用于区分描述。上述实施例仅给出一种具体应用场景，凡属于上述实施例的等同变形均属于本实用新型保护范围内。等同变形包括但不限于如下：当单个单相交流电源200为功率因数校正电路100供电时，主控模块103控制输入切换模块101执行第一线路切换，以使输入切换模块101的第一输入端IN1与输入切换模块101的第一输出端O1和第二输出端O2相连接，输入切换模块101的第二输入端IN2悬空，输入切换模块101的第一输入端IN1连接至单相交流电源200的火线L。

如图8所示，功率因数校正电路100中的三相桥式整流模块102包括第一电感L1、第二电感L2、第三电感L3、第一开关管Q1、第二开关管Q2、第三开关管Q3、第四开关管Q4、第五开关管Q5及第六开关管Q6。

第一电感L1的第一端、第二电感L2的第一端及第三电感L3的第一端分别为三相桥式整流模块102的第一输入端U、第二输入端V及第三输入端W；第一开关管Q1的第一端、第三开关管Q3的第一端及第五开关管Q5的第一端共接形成三相桥式整流模块102的第一输出端，第二开关管Q2的第一端、第四开关管Q4的第一端及第六开关管Q6的第一端共接形成三相桥式整流模块102的第二输出端；第一开关管Q1的第二端和第二开关管Q2的第二端均与第一电感L1的第二端相连接，第三开关管Q3的第二端和第四开关管Q4的第二端均与第二电感L2的第二端相连接，第五开关管Q5的第二端和第六开关管Q6的第二端均与第三电感L3的第二端相连接。

具体地，第一开关管Q1与第二开关管Q2组成第一桥臂，第三开关管Q3与第四开关管Q4组成第二桥臂，第五开关管Q5与第六开关管Q6组成第三桥臂。第一开关管Q1、第二开关管Q2、第三开关管Q3、第四开关管Q4、第五开关管Q5及第六开关管Q6均可为NMOS管。

如图8或图9所示，功率因数校正电路100中的输入切换模块101包括第一开关S1、第二开关S2、第三开关S3、第四开关S4及第五开关S5。

第一开关S1的第一连接端、第二开关S2的第一连接端及第三开关S3的第一连接端分别为输入切换模块101的第一输入端IN1、第二输入端IN2及第三输入端IN3；第一开关S1的第二连接端、第二开关S2的第二连接端及第三开关S3的第二连接端分别为输入切换模块101的第一输出端O1、第二输出端O2及第三输出端O3；第四开关S4的第一连接端和第二连接端分别与第一开关S1的第二连接端和第二开关S2的第一连接端相连接；第五开关S5的第一连接端与第三开关S3的第二连接端相连接，第五开关S5的第二连接端为输入切换模块101的第四输入端IN4和第四输出端O4。

如图8所示，当主控模块103检测到单相交流电源200为功率因数校正电路100供电时，主控模块103控制第二开关S2、第四开关S4及第五开关S5闭合，同时控制第一开关S1和第三开关S3断开。

具体地，主控模块103控制第二开关S2、第四开关S4及第五开关S5闭合，同时控制第一开关S1和第三开关S3断开，以使单相交流电源200的火线L与三相桥式整流模块102的第一输入端U和第二输入端V相连接，使单相交流电源200的中线N与三相桥式整流模块102的第三输入端W和电容中点M相连接。

如图9所示，当主控模块103检测到三相交流电源200为功率因数校正电路100供电时，主控模块103控制第一开关S1、第二开关S2及第三开关S3闭合，同时控制第四开关S4和第五开关S5断开。

具体地，主控模块103控制第一开关S1、第二开关S2及第三开关S3闭合，同时控制第四开关S4和第五开关S5断开，以使三相交流电源200的第一相线A、第二相线B、第三相线C及中线N分别与三相桥式整流模块102的第一输入端U、第二输入端V、第三输入端W及电容中点M相连接。

具体地，本实施例给出针对输入切换模块101中开关设置的一种具体应用场景，凡与上述实施例具有相同技术效果的等同变形均属于本实用新型保护范围内。上述实施例的等同变形包括但不限于如下：上述第一开关S1和第四开关S4可由一个单刀双掷开关替换；上述第三开关S3和第五开关S5也可由一个单刀双掷开关替换；上述第一开关S1、第二开关S2、第三开关S3、第四开关S4及第五开关S5之间的连接关系的等同变形。

如图10或图11所示，功率因数校正电路100中的输入切换模块101包括第六开关S6、第七开关S7、第八开关S8、第九开关S9及第十开关S10。

第六开关S6的第一连接端、第七开关S7的第一连接端及第八开关S8的第一连接端分别为输入切换模块101的第一输入端IN1、第二输入端IN2及第三输入端IN3；第六开关S6的第二连接端、第七开关S7的第二连接端及第八开关S8的第二连接端分别为输入切换模块101的第一输出端O1、第二输出端O2及第三输出端O3；第九开关S9的第一连接端和第二连接端分别与第六开关S6的第一连接端和第七开关S7的第一连接端相连接；第十开关S10的第一连接端与第八开关S8的第二连接端相连接，第十开关S10的第二连接端为输入切换模块101的第四输入端IN4和第四输出端O4。

如图10所示，当主控模块103检测到单相交流电源200为功率因数校正电路100供电时，主控模块103控制第六开关S6、第七开关S7、第九开关S9及第十开关S10闭合，同时控制第八开关S8断开。

具体地，当两个并联的单相交流电源200为功率因数校正电路100供电时，主控模块103控制第六开关S6、第七开关S7、第九开关S9及第十开关S10闭合，同时控制第八开关S8断开，以使两并联单相交流电源200的火线L与三相桥式整流模块102的第一输入端U和第二输入端V相连接，使两并联单相交流电源200的中线N与三相桥式整流模块102的第三输入端W和电容中点M相连接。

如图11所示，当主控模块103检测到三相交流电源200为功率因数校正电路100供电时，主控模块103控制第六开关S6、第七开关S7及第八开关S8闭合，同时控制第九开关S9和第十开关S10断开。

具体地，主控模块103控制第六开关S6、第七开关S7及第八开关S8闭合，同时控制第九开关S9和第十开关S10断开，以使三相交流电源200的第一相线A、第二相线B、第三相线C及中线N分别与三相桥式整流模块102的第一输入端U、第二输入端V、第三输入端W及电容中点M相连接。

具体地，本实施例给出针对输入切换模块101中开关设置的一种具体应用场景，凡与上述实施例具有相同技术效果的等同变形均属于本实用新型保护范围内。上述实施例的等同变形包括但不限于如下：上述第八开关S8和第十开关S10可由一单刀双掷开关替换；上述第六开关S6、第七开关S7、第八开关S8、第九开关S9及第十开关S10之间的连接关系的等同变形。

以下结合图8对本实用新型电路工作于单相交流电源200供电模式时的工作原理进行说明：

当主控模块103检测到单相交流电源200为功率因数校正电路100供电时，主控模块103控制第一开关S1、第三开关S3断开，同时控制第二开关S2、第四开关S4、第五开关S5闭合，单相交流电源200的火线L与三相桥式整流模块102的第一输入端U和第二输入端V相连接，单相交流电源200的中线N与三相桥式整流模块102的第三输入端W和电容中点M相连接。

主控模块103控制三相桥式整流模块102中的第一桥臂和第二桥臂(即第一开关管Q1、第二开关管Q2、第三开关管Q3及第四开关管Q4)工作于整流模式，对单相交流电源200输出的交流电流进行整流，同时实现功率因数校正，同时控制三相桥式整流模块102中的第三桥臂(第五开关管Q5和第六开关管Q6)产生工频补偿电流。主控模块103生成第三桥臂控制信号的具体过程为：电流采样模块采集单相交流电源200的交流输出电流值I_in和三相桥式整流模块102的第三输入端W流过的第三电流值I_L3，主控模块103对上述两电流值的差值进行PI调节，进而得到第三桥臂中第五开关管Q5和第六开关管Q6的PWM控制信号。

具体工作过程如下：

当单相交流电源200的交流输出电流值I_in大于零时，三相桥式整流模块102工作在正半周期，第二开关管Q2和第四开关管Q4作为有源开关以一定占空比对第一电感L1和第二电感L2进行正向充电，而第一开关管Q1和第三开关管Q3作为同步整流开关将第一电感L1和第二电感L2的电流释放到负载侧。即当第二开关管Q2和第四开关管Q4开启时，电流从火线L流经第一电感L1和第二电感L2、第二开关管Q2和第四开关管Q4、第一电容C1和第二电容C2和第五开关管Q5和第六开关管Q6和负载后回到中线N。当第一开关管Q1和第三开关管Q3同步整流时，电流从火线L流经第一电感L1和第二电感L2、第一开关管Q1和第三开关管Q3、第一电容C1和第二电容C2和第五开关管Q5和第六开关管Q6和负载后回到中线N。

当单相交流电源200的交流输出电流值I_in小于零时，三相桥式整流模块102工作在负半周期，第一开关管Q1和第三开关管Q3作为有源开关以一定占空比对第一电感L1和第二电感L2进行反向充电，而第二开关管Q2和第四开关管Q4作为同步整流开关将第一电感L1和第二电感L2的电流释放到第一电容C1和第二电容C2。即当第一开关管Q1和第三开关管Q3开启时，电流从中线N经第一电容C1和第二电容C2和第五开关管Q5和第六开关管Q6和负载、第一开关管Q1和第三开关管Q3、第一电感L1和第二电感L2后回到火线L。当第二开关管Q2和第四开关管Q4同步整流时，电流从中线N流经第一电容C1和第二电容C2和第五开关管Q5和第六开关管Q6和负载、第二开关管Q2和第四开关管Q4、第一电感L1和第二电感L2后回到火线L。在这个过程中，负载电路得到充电，由于负载和第一电容C1与第二电容C2的串联支路是并联关系，所以负载可以获得稳定的充电电压。

其中，单相交流电源200的交流输出电流波形I_in和三相桥式整流模块102的第三输入端W流过的第三电流波形I_L3如图13所示。三相桥式整流模块102的第一桥臂和第二桥臂的输出电流波形I_bus、第五开关管Q5中电流波形I_com、第一电容C1中电流波形I_C如图14所示，各电流方向标示如图8所示。

本实用新型所提供的功率因数校正电路，当由单相交流电源供电时，三相桥式整流模块的第一输入端和第二输入端共同连接至单相交流电源的火线，三相桥式整流模块的第三输入端和电容中点共同连接至单相交流电源的中线，三相桥式整流模块对单相交流电源进行整流，同时其第三输入端对应连接的桥臂中产生工频补偿电流，该工频补偿电流可消除三相桥式整流模块的输出电流中的工频纹波。因此，输出电容所需容量减小，电容体积减小、成本降低，进而使得功率因数校正电路的体积减小、成本降低。

鉴于上述功率因数校正电路100在车载充电机中的应用优势，本实用新型还提供一种车载充电机，如图12所示，包括上述功率因数校正电路100和DC-DC变换电路300。

功率因数校正电路100中三相桥式整流模块102的第一输出端和第二输出端分别与DC-DC变换电路300的第一输入端和第二输入端相连接，DC-DC变换电路300的输出端与车载高压电池相连接。

具体地，车载充电机与外部交流电源200连接，外部交流电源200可为单相交流电源或三相交流电源，功率因数校正电路100对交流电源200进行整流及实现功率因数校正，并输出直流电至DC-DC变换电路300，DC-DC变换电路300对该直流电进行电能变换，并输出变换后的直流电为车载高压电池充电。其中，DC-DC变换电路300可为LLC谐振电路。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种功率因数校正电路，其特征在于，所述功率因数校正电路包括输入切换模块、三相桥式整流模块、主控模块、第一电容及第二电容；

所述第一电容的第一端和所述第二电容的第一端分别与所述三相桥式整流模块的第一输出端和第二输出端相连接，所述第一电容的第二端与所述第二电容的第二端共接形成电容中点；

当所述主控模块检测到单相交流电源为所述功率因数校正电路供电时，所述主控模块控制所述输入切换模块执行第一线路切换，以使所述单相交流电源的火线通过所述输入切换模块与所述三相桥式整流模块的第一输入端和第二输入端相连接，以及使所述单相交流电源的中线通过所述输入切换模块与所述三相桥式整流模块的第三输入端和所述电容中点相连接；以及所述主控模块控制所述三相桥式整流模块对所述单相交流电源进行整流和实现功率因数校正，同时控制所述三相桥式整流模块的第三输入端对应连接的桥臂作为输出电流补偿桥臂以产生工频补偿电流，进而消除所述三相桥式整流模块的输出电流中的工频纹波。

2.如权利要求1所述的功率因数校正电路，其特征在于，当所述主控模块检测到三相交流电源为所述功率因数校正电路供电时，所述主控模块控制所述输入切换模块执行第二线路切换，以使所述三相交流电源的第一相线、第二相线、第三相线及中线分别通过所述输入切换模块与所述三相桥式整流模块的第一输入端、第二输出端、第三输入端及所述电容中点相连接；以及所述主控模块控制所述三相桥式整流模块对所述三相交流电源进行整流和实现功率因数校正。

3.如权利要求1所述的功率因数校正电路，其特征在于，所述功率因数校正电路还包括电流采样模块；

所述电流采样模块采集所述单相交流电源的交流输出电流值和所述三相桥式整流模块的第三输入端流过的第三电流值，并输出所述交流输出电流值和所述第三电流值至所述主控模块；

所述主控模块根据所述交流输出电流值和所述第三电流值的差值生成所述输出电流补偿桥臂的控制信号，以使所述输出电流补偿桥臂产生工频补偿电流。

4.如权利要求2所述的功率因数校正电路，其特征在于，所述输入切换模块具有第一输入端、第二输入端、第三输入端、第四输入端、第一输出端、第二输出端、第三输出端及第四输出端；所述输入切换模块的第一输出端、第二输出端、第三输出端及第四输出端分别与所述三相桥式整流模块的第一输入端、第二输入端、第三输入端及所述电容中点相连接；

当所述主控模块检测到单相交流电源为所述功率因数校正电路供电时，所述主控模块控制所述输入切换模块执行第一线路切换，以使所述输入切换模块的第二输入端与所述输入切换模块的第一输出端和第二输出端相连接，所述输入切换模块的第一输入端悬空，所述输入切换模块的第二输入端连接至所述单相交流电源的火线；或者使所述输入切换模块的第一输入端、第二输入端、第一输出端及第二输出端共接，所述输入切换模块的第一输入端和第二输入端分别连接一单相交流电源的火线；以及使所述输入切换模块的第三输入端悬空，所述输入切换模块的第四输入端与所述输入切换模块的第三输出端和第四输出端相连接，所述输入切换模块的第四输入端连接至所述单相交流电源的中线。

5.如权利要求4所述的功率因数校正电路，其特征在于，当所述主控模块检测到三相交流电源为所述功率因数校正电路供电时，所述主控模块控制所述输入切换模块执行第二线路切换，以使所述输入切换模块的第一输入端、第二输入端、第三输入端及第四输入端分别与所述输入切换模块的第一输出端、第二输出端、第三输出端及第四输出端相连接，所述输入切换模块的第一输入端、第二输入端、第三输入端及第四输入端分别与所述三相交流电源的第一相线、第二相线、第三相线及中线相连接。

6.如权利要求1所述的功率因数校正电路，其特征在于，所述三相桥式整流模块包括第一电感、第二电感、第三电感、第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第五开关管及第六开关管；

所述第一电感的第一端、所述第二电感的第一端及所述第三电感的第一端分别为所述三相桥式整流模块的第一输入端、第二输入端及第三输入端；所述第一开关管的第一端、所述第三开关管的第一端及所述第五开关管的第一端共接形成所述三相桥式整流模块的第一输出端，所述第二开关管的第一端、所述第四开关管的第一端及所述第六开关管的第一端共接形成所述三相桥式整流模块的第二输出端；所述第一开关管的第二端和所述第二开关管的第二端均与所述第一电感的第二端相连接，所述第三开关管的第二端和所述第四开关管的第二端均与所述第二电感的第二端相连接，所述第五开关管的第二端和所述第六开关管的第二端均与所述第三电感的第二端相连接。

7.如权利要求5所述的功率因数校正电路，其特征在于，所述输入切换模块包括第一开关、第二开关、第三开关、第四开关及第五开关；

所述第一开关的第一连接端、所述第二开关的第一连接端及所述第三开关的第一连接端分别为所述输入切换模块的第一输入端、第二输入端及第三输入端；所述第一开关的第二连接端、所述第二开关的第二连接端及所述第三开关的第二连接端分别为所述输入切换模块的第一输出端、第二输出端及第三输出端；所述第四开关的第一连接端和第二连接端分别与所述第一开关的第二连接端和所述第二开关的第一连接端相连接；所述第五开关的第一连接端与所述第三开关的第二连接端相连接，所述第五开关的第二连接端为所述输入切换模块的第四输入端和第四输出端；

当所述主控模块检测到单相交流电源为所述功率因数校正电路供电时，所述主控模块控制所述第四开关、所述第二开关及所述第五开关闭合，同时控制所述第一开关和所述第三开关断开；

当所述主控模块检测到三相交流电源为所述功率因数校正电路供电时，所述主控模块控制所述第一开关、所述第二开关及所述第三开关闭合，同时控制所述第四开关和所述第五开关断开。

8.如权利要求5所述的功率因数校正电路，其特征在于，所述输入切换模块包括第六开关、第七开关、第八开关、第九开关及第十开关；

所述第六开关的第一连接端、所述第七开关的第一连接端及所述第八开关的第一连接端分别为所述输入切换模块的第一输入端、第二输入端及第三输入端；所述第六开关的第二连接端、所述第七开关的第二连接端及所述第八开关的第二连接端分别为所述输入切换模块的第一输出端、第二输出端及第三输出端；所述第九开关的第一连接端和第二连接端分别与所述第六开关的第一连接端和所述第七开关的第一连接端相连接；所述第十开关的第一连接端与所述第八开关的第二连接端相连接，所述第十开关的第二连接端为所述输入切换模块的第四输入端和第四输出端；

当所述主控模块检测到单相交流电源为所述功率因数校正电路供电时，所述主控模块控制所述第六开关、所述第七开关、所述第九开关及所述第十开关闭合，同时控制所述第八开关断开；

当所述主控模块检测到三相交流电源为所述功率因数校正电路供电时，所述主控模块控制所述第六开关、所述第七开关及所述第八开关闭合，同时控制所述第九开关和所述第十开关断开。

9.一种车载充电机，其特征在于，所述车载充电机包括权利要求1-8任一项所述的功率因数校正电路和DC-DC变换电路；

所述功率因数校正电路中三相桥式整流模块的第一输出端和第二输出端分别与所述DC-DC变换电路的第一输入端和第二输入端相连接，所述DC-DC变换电路的输出端与车载高压电池相连接。

10.如权利要求9所述的充电机，其特征在于，所述DC-DC变换电路为LLC谐振电路。

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