高功率因素低諧波電流的大功率開關電源主電路的製作方法
2023-06-08 04:29:36
專利名稱：高功率因素低諧波電流的大功率開關電源主電路的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及大功率開關電源的技術領域。
背景技術：
傳統的大功率開關電源，例如40kw開關電源是由四個或四個以上的獨立的IOkw或IOkw以下功率的開關電源模塊，經串聯或並聯而成。各個獨立的開關電源模塊分別由以二極體為主要器件的三相全波整流橋、脈衝形成電路、驅動器、高頻逆變器、高頻變壓器T和高頻整流濾波器六個部件組成，各獨立的開關電源模塊的工作原理是由各獨立的三相全波整流橋所形成的MOV直流電壓，加至各獨立的開關電源模塊的高頻逆變器的陽極作為各獨立的開關電源模塊的高頻逆變器的陽極直流電壓。各獨立的開關電源模塊的脈衝形成電路的輸入信號為人工給定的電壓和電流的基準量值和由本開關電源模塊輸出的電壓電流的取樣量值，兩者經過比較後輸出一組相位不同的具有一定寬度的觸發脈衝，加至本開關電源模塊的驅動器的輸入端，再由該驅動器形成兩組脈衝輸出，加至本開關電源模塊高頻逆變器的4個輸入端，本開關電源模塊高頻逆變器的兩輸出端分別加至本開關電源模塊高頻變壓器T的初級線圈的兩端，從而在本開關電源模塊高頻變壓器T的初級線圈上形成正負交替的高頻脈衝電流，並耦合到本開關電源模塊高頻變壓器T的次級，高頻變壓器T的次級的輸出端加至本開關電源模塊高頻整流濾波器的輸入端，經本開關電源模塊高頻整流濾波器的輸出端形成本開關電源模塊輸出電壓。將這四個開關電源模塊的輸出端進行並聯或串聯便可得到一個40kw開關電源。由於受高頻開關器件功率的限制，因此一般單個開關電源模塊的功率不可能做得很大，一般大功率開關電源都有若干個相應小一點功率的開關電源模塊進行串聯或並聯而成。傳統的大功率開關電源存在如下兩個缺點一、由於每個獨立的IOkw或IOkw以下功率的開關電源模塊的輸出電壓和輸出電流都必須進行較為精細的人工調節過程，否則會使每個開關電源模塊輸出電壓和電流不一致，造成每個開關電源模塊輸出功率的不一致。這種需要對每個開關電源模塊都要進行精細的人工操作的過程，會給使用者帶來不便；二、由於採用通常的以二極體為主要器件的三相全波整流橋，其功率因數只有88%，而其注入到電網的諧波電流卻達到30%。
發明內容本實用新型目的在於提出一種可有效提高功率因素、降低諧波電流的大功率開關電源主電路。本實用新型由一個連接在工頻三相交流電源端上的pwm三相全波整流器、一個脈衝形成電路和輸出端相互串聯的若干個開關電源模塊組成；每一個開關電源模塊分別由驅動器、高頻逆變器、高頻變壓器和高頻整流濾波器組成，各驅動器的輸出端對應地連接在所屬開關電源模塊的高頻逆變器的輸入端，各高頻逆變器的輸出端對應地連接在所屬開關電源模塊的高頻變壓器的輸入端，各高頻變壓器的輸出端對應地連接在所屬開關電源模塊的高頻整流濾波器的輸入端，各高頻整流濾波器的輸出端分別形成每個開關電源模塊的輸出電壓，將所述高頻整流濾波器的輸出端進行串聯，串聯後的總的輸出電壓即為大功率開關電源主電路的輸出電壓；在所述大功率開關電源主電路的輸出端設置輸出電流傳感器，輸出電流傳感器的輸出端連接在脈衝形成電路的一個輸入端，輸出電壓信號連接在脈衝形成電路的另一個輸入端，脈衝形成電路還設有一個人工給定的電壓和電流的基準量值輸入端；pwm三相全波整流器的兩個輸出端分別連接在每個開關電源模塊的高頻逆變器的陽極端，脈衝形成電路的輸出端分別連接在每個開關電源模塊的驅動器的兩個輸入端。本實用新型的工作原理是由一個共用的P^i三相全波整流器，其輸出的700V直流電壓分別加至各個開關電源模塊的高頻逆變器的陽極，作為所述開關電源模塊的高頻逆變器的陽極直流電壓。由一個共用的脈衝形成電路，其輸入信號為人工給定的電壓和電流的基準量值和本開關電源的輸出電壓和電流的取樣量值，兩者經過比較後輸出一組相位不同的具有一定寬度的觸發脈衝，分別加至各個所述開關電源模塊的驅動器的兩個輸入端，再由各驅動器分別形成兩組脈衝，分別加至各個所述開關電源模塊的高頻逆變器的4個輸入端，各個所述開關電源模塊的高頻逆變器的輸出端分別加至各個所述開關電源模塊的高頻變壓器的初級線圈的兩端，從而在各個所述開關電源模塊的高頻變壓器的初級線圈上形成正負交替的高頻脈衝電流，並耦合到各個所述開關電源模塊的高頻變壓器的次級，各個所述開關電源模塊的高頻變壓器的次級輸出端分別加至各個所述開關電源模塊的高頻整流濾波器的輸入端，經各個所述開關電源模塊的高頻整流濾波器的輸出端分別形成各個所述開關電源的模塊的輸出電壓。將這各個所述開關電源模塊的輸出電壓進行串聯便可得到一個所述的大功率開關電源。本實用新型與現有技術的主要區別及優越性在於1、傳統式大功率開關電源的結構實際是由若干個獨立完整的較大功率開關電源進行串聯或並聯所組成，且每個開關電源都有一個獨立的以二極體為主要器件的三相全波整流橋和一個獨立的脈衝形成電路。而改進後的大功率開關電源的結構實際是由一個共用的大功率pwm三相工頻電壓整流器，其輸出直流電壓為700V，分別加至若干個大功率開關電源模塊的高頻逆變器的陽極，作為若干個大功率開關電源模塊的高頻逆變器的陽極直流電壓。傳統的由二極體、電感、電容組成的無源三相全波整流器，其功率因數為889Γ89%，注入到電網的總諧波電流為30%左右。而本實用新型採用的pwm三相工頻電壓整流器是由驅動器、IGBT等功率器件、及數位訊號處理系統DSP組成，其功率因數為99% 100%，注入到電網的總諧波電流為1. 5%。這種pwm整流技術用在大功率開關電源中，使大功率開關電源的功率因數由傳統式的88%左右提高至99% 100%，注入到電網的總諧波電流由傳統式的30%左右降至1. 5%。2、傳統式大功率開關電源的結構實際是由若干個獨立的較大功率的開關電源模塊所組成，每個開關電源都有一個脈衝形成電路，每個脈衝形成電路都有一個人工輸入操作。本實用新型只有一個共用的脈衝形成電路，因而只有一個人工輸入操作。因為這若干個較大功率開關電源模塊的驅動器、高頻逆變器、高頻變壓器、高頻整流濾波器等，從電路參數和工藝結構都是力求完全對稱一致的，因而雖然只有一個人工輸入操作，卻能使若干個較大功率開關電源模塊發生性能幾乎完全一致的聯動，這若干個較大功率開關電源模塊的輸出電壓和電流幾乎完全一致，無須再採取均流均壓措施，不但提高了大功率開關電源的性能及可靠性，而且方便了用戶使用。
圖1為本實用新型的一種結構示意圖。以一個40kw開關電源為例的結構圖為例進一步說明本實用新型技術內容。
具體實施方式
如圖1所示，本實用新型設有一個連接在工頻三相380V交流電源端上的pwm三相全波整流器1、一個脈衝形成電路2和輸出端相互串聯的四組IOkw開關電源模塊31、32、33,34ο在四組IOkw開關電源模塊的輸出端設置一個電流傳感器4，電流傳感器4的輸出端連接在脈衝形成電路2的一個輸入端，脈衝形成電路2上還設有一個人工給定的電壓和電流的基準量值輸入端5。IOkw開關電源模塊31由驅動器311、10kw高頻逆變器312、高頻變壓器313和IOkw高頻整流濾波器314組成。驅動器311的輸出端連接在IOkw高頻逆變器312的輸入端，IOkw高頻逆變器312與高頻變壓器313的初級端連接，高頻變壓器313的次級端與IOkw高頻整流濾波器314的輸入端連接。IOkw開關電源模塊32由驅動器321、IOkw高頻逆變器322、高頻變壓器323和IOkw高頻整流濾波器3M組成。驅動器321的輸出端連接在IOkw高頻逆變器322的輸入端，IOkw高頻逆變器322與高頻變壓器323的初級端連接，高頻變壓器323的次級端與IOkw高頻整流濾波器324的輸入端連接。IOkw開關電源模塊33由驅動器331、IOkw高頻逆變器332、高頻變壓器333和IOkw高頻整流濾波器334組成。驅動器331的輸出端連接在IOkw高頻逆變器332的輸入端，IOkw高頻逆變器332與高頻變壓器333的初級端連接，高頻變壓器333的次級端與IOkw高頻整流濾波器334的輸入端連接。IOkw開關電源模塊；34由驅動器；341、IOkw高頻逆變器342、高頻變壓器343和IOkw高頻整流濾波器344組成。驅動器341的輸出端連接在IOkw高頻逆變器342的輸入端，IOkw高頻逆變器342與高頻變壓器343的初級端連接，高頻變壓器343的次級端與IOkw高頻整流濾波器344的輸入端連接。pwm三相全波整流器1的兩個輸出端分別連接在IOkw高頻逆變器312、322、332和342的陽極端。脈衝形成電路2的輸出端分別連接在驅動器311、321、331和341的兩個輸入端。
權利要求1.高功率因素低諧波電流的大功率開關電源主電路，其特徵在於由一個連接在工頻三相交流電源端上的pwrn三相全波整流器、一個脈衝形成電路和輸出端相互串聯的若干個開關電源模塊組成；每一個開關電源模塊分別由驅動器、高頻逆變器、高頻變壓器和高頻整流濾波器組成，各驅動器的輸出端對應地連接在所屬開關電源模塊的高頻逆變器的輸入端，各高頻逆變器的輸出端對應地連接在所屬開關電源模塊的高頻變壓器的輸入端，各高頻變壓器的輸出端對應地連接在所屬開關電源模塊的高頻整流濾波器的輸入端，各高頻整流濾波器的輸出端分別形成每個開關電源模塊的輸出電壓，將所述高頻整流濾波器的輸出端進行串聯，串聯後的總的輸出電壓即為大功率開關電源主電路的輸出電壓；在所述大功率開關電源主電路的輸出端設置輸出電流傳感器，輸出電流傳感器的輸出端連接在脈衝形成電路的一個輸入端，輸出電壓信號連接在脈衝形成電路的另一個輸入端，脈衝形成電路還設有一個人工給定的電壓和電流的基準量值輸入端；Pwm三相全波整流器的兩個輸出端分別連接在每個開關電源模塊的高頻逆變器的陽極端，脈衝形成電路的輸出端分別連接在每個開關電源模塊的驅動器的兩個輸入端。
專利摘要高功率因素低諧波電流的大功率開關電源主電路，涉及大功率開關電源的技術領域。由一個連接在工頻三相交流電源端上的pwm三相全波整流器、一個脈衝形成電路和輸出端相互串聯的若干個開關電源模塊組成；各開關電源模塊的高頻整流濾波器串聯後的總的輸出電壓即為大功率開關電源主電路的輸出電壓；在所述大功率開關電源主電路的輸出端設置輸出電流傳感器，輸出電流傳感器的輸出端連接在脈衝形成電路的一個輸入端，輸出電壓信號連接在脈衝形成電路的另一個輸入端，脈衝形成電路還設有一個人工給定的電壓和電流的基準量值輸入端；pwm三相全波整流器的兩個輸出端分別連接在每個開關電源模塊的高頻逆變器的陽極端，脈衝形成電路的輸出端分別連接在每個開關電源模塊的驅動器的兩個輸入端。本實用新型可有效提高功率因素、降低諧波電流。
文檔編號H02M3/22GK202334310SQ201120470019
公開日2012年7月11日 申請日期2011年11月23日 優先權日2011年11月23日
發明者呂德寬, 夏建中 申請人:呂德寬, 夏建中