晶閘管半控整流電路的製作方法

2023-07-06 00:48:11

本實用新型涉及電路領域，特別是涉及晶閘管半控整流電路。

背景技術：

對於變頻家電和通訊電源等電力電子變換器設備，含有二極體整流橋、LC濾波電路等，需要考慮平穩上電問題，否則，在上電階段，這些電力電子變換裝置就會出現過流故障，造成後級變換器過壓擊穿和電源空氣開關動作。

在常用的上電限流措施中，大都採用在交流或直流線路中增加限流電阻的方法，具體包括三種方式：(1)直流側或交流火線上串聯限流電阻，上電時限流，上電結束後時利用繼電器自動切除；(2)直流側或交流火線上串聯PTC熱敏電阻，利用其正溫度特性，上電時限流，上電結束後利用繼電器自動切除；(3)串聯NTC熱敏電阻，利用其負溫度特性，在上電時限流，上電結束後保留。

然而，目前的上電限流措施，設計不夠簡單，沒有達到成本低廉的效果。

技術實現要素：

鑑於以上所述現有技術的缺點，本實用新型的目的在於提供晶閘管半控整流電路，用於解決現有技術中實現平穩上電的電路結構不夠簡單、成本不夠低廉等問題。

為實現上述目的及其他相關目的，本實用新型提供一種晶閘管半控整流電路，包括：整流橋電路，包括：第一功率二極體PD1、第二功率二極體PD2、第一晶閘管VT1、及第二晶閘管VT2；第一上電支路，包括：第一功率電阻PR1、及與所述第一功率電阻PR1串聯的第三功率二極體PD3；第二上電支路，包括：第二功率電阻PR2、及與所述第二功率電阻PR2串聯的第四功率二極體PD4；電解電容EC；其中，所述第一功率二極體PD1的陰極和所述第二功率二極體PD2的陰極相連且連接所述電解電容EC的正極，以形成所述晶閘管半控整流電路的直流輸出正極；所述第一晶閘管VT1的陽極與所述第二晶閘管VT2的陽極相連並接地，且連接所述電解電容EC的負極，以形成所述晶閘管半控整流電路的直流輸出負極；所述第一功率二極體PD1的陽極與所述第一晶閘管VT1的陰極相連，以供連接單相交流電源ui的火線ACL；所述第二功率二極體PD2的陽極與所述第二晶閘管VT2的陰極相連，以供連接所述單相交流電源ui的零線ACN；所述第一上電支路同向並聯於所述第一晶閘管VT1的兩端；所述第二上電支路同向並聯於所述第二晶閘管VT2的兩端。

於本實用新型一實施例中，所述晶閘管半控整流電路還包括：儲能電感L，其一端與所述第一功率二極體PD1的陰極及所述第二功率二極體PD2的陰極相連，其另一端連接所述電解電容EC的正極。

為實現上述目的及其他相關目的，本實用新型提供一種晶閘管半控整流電路，包括：整流橋電路，包括：第一功率二極體PD1、第二功率二極體PD2、第一晶閘管VT1、及第二晶閘管VT2；第一上電支路，包括：第一功率電阻PR1、及與所述第一功率電阻PR1串聯的第三功率二極體PD3；第二上電支路，包括：第二功率電阻PR2、及與所述第二功率電阻PR2串聯的第四功率二極體PD4；電解電容EC；其中，所述第二晶閘管VT2的陰極和所述第二功率二極體PD2的陰極相連且連接所述電解電容EC的正極，以形成所述晶閘管半控整流電路的直流輸出正極；所述第一晶閘管VT1的陽極與所述第一功率二極體PD1的陽極相連並接地，且連接所述電解電容EC的負極，以形成所述晶閘管半控整流電路的直流輸出負極；所述第二晶閘管VT2的陽極與所述第一晶閘管VT1的陰極相連，以供連接單相交流電源ui的火線ACL；所述第二功率二極體PD2的陽極與所述第一功率二極體PD1的陰極相連，以供連接所述單相交流電源ui的零線ACN；所述第一上電支路同向並聯於所述第一晶閘管VT1的兩端；所述第二上電支路同向並聯於所述第二晶閘管VT2的兩端。

於本實用新型一實施例中，所述晶閘管半控整流電路還包括：儲能電感L，其一端與所述第二晶閘管VT2的陰極及所述第二功率二極體PD2的陰極相連，其另一端連接所述電解電容EC的正極。

為實現上述目的及其他相關目的，本實用新型提供一種晶閘管半控整流電路，包括：整流橋電路，包括：第一功率二極體PD1、第二功率二極體PD2、第一晶閘管VT1、及第二晶閘管VT2；第一上電支路，包括：第一功率電阻PR1、及與所述第一功率電阻PR1串聯的第三功率二極體PD3；第二上電支路，包括：第二功率電阻PR2、及與所述第二功率電阻PR2串聯的第四功率二極體PD4；電解電容EC；其中，所述第一功率二極體PD1的陰極和所述第一晶閘管VT1的陰極相連且連接所述電解電容EC的正極，以形成所述晶閘管半控整流電路的直流輸出正極；所述第二功率二極體PD2的陽極與所述第二晶閘管VT2的陽極相連並接地，且連接所述電解電容EC的負極，以形成所述晶閘管半控整流電路的直流輸出負極；所述第一功率二極體PD1的陽極與所述第二功率二極體PD2的陰極相連，以供連接單相交流電源ui的火線ACL；所述第一晶閘管VT1的陽極與所述第二晶閘管VT2的陰極相連，以供連接所述單相交流電源ui的零線ACN；所述第一上電支路同向並聯於所述第一晶閘管VT1的兩端；所述第二上電支路同向並聯於所述第二晶閘管VT2的兩端。

於本實用新型一實施例中，所述晶閘管半控整流電路還包括：儲能電感L，其一端與所述第一功率二極體PD1的陰極及所述第一晶閘管VT1的陰極相連，其另一端連接所述電解電容EC的正極。

為實現上述目的及其他相關目的，本實用新型提供一種晶閘管半控整流電路，包括：整流橋電路，包括：第一功率二極體PD1、第二功率二極體PD2、第一晶閘管VT1、及第二晶閘管VT2；第一上電支路，包括：第一功率電阻PR1、及與所述第一功率電阻PR1串聯的第三功率二極體PD3；第二上電支路，包括：第二功率電阻PR2、及與所述第二功率電阻PR2串聯的第四功率二極體PD4；電解電容EC；其中，所述第二晶閘管VT2的陰極和所述第一晶閘管VT1的陰極相連且連接所述電解電容EC的正極，以形成所述晶閘管半控整流電路的直流輸出正極；所述第二功率二極體PD2的陽極與所述第一功率二極體PD1的陽極相連並接地，且連接所述電解電容EC的負極，以形成所述晶閘管半控整流電路的直流輸出負極；所述第二晶閘管VT2的陽極與所述第二功率二極體PD2的陰極相連，以供連接單相交流電源ui的火線ACL；所述第一晶閘管VT1的陽極與所述第一功率二極體PD1的陰極相連，以供連接所述單相交流電源ui的零線ACN；所述第一上電支路同向並聯於所述第一晶閘管VT1的兩端；所述第二上電支路同向並聯於所述第二晶閘管VT2的兩端。

於本實用新型一實施例中，所述晶閘管半控整流電路還包括：儲能電感L，其一端與所述第二晶閘管VT2的陰極及所述第一晶閘管VT1的陰極相連，其另一端連接所述電解電容EC的正極。

如上所述，本實用新型的晶閘管半控整流電路，可以應用於採用AC-DC變換器作為前級電路的應用領域，能夠同時實現自動平穩上電和單相整流過程，具有結構簡單、功能齊全、使用器件數量少，以及成本低廉等優點。特別的，相比採用上電繼電器的軟上電方案，可以做到無機械觸點軟上電，消除斷續傳到騷擾電壓的出現，並且，上電支路(不包括功率電阻)與整流橋臂可以集成設計為功率模塊，由此提高功率密度。

附圖說明

圖1顯示為本實用新型第一實施例中優選的晶閘管半控整流電路結構圖。

圖2顯示為圖1的晶閘管半控整流電路不完全整流階段工作原理圖。

圖3顯示為圖1的晶閘管半控整流電路完全整流階段工作原理圖。

圖4顯示為本實用新型第二實施例中優選的晶閘管半控整流電路結構圖。

圖5顯示為本實用新型第三實施例中優選的晶閘管半控整流電路結構圖。

圖6顯示為本實用新型第四實施例中優選的晶閘管半控整流電路結構圖。

具體實施方式

以下通過特定的具體實例說明本實用新型的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所揭露的內容輕易地了解本實用新型的其他優點與功效。本實用新型還可以通過另外不同的具體實施方式加以實施或應用，本說明書中的各項細節也可以基於不同觀點與應用，在沒有背離本實用新型的精神下進行各種修飾或改變。需說明的是，在不衝突的情況下，以下實施例及實施例中的特徵可以相互組合。

需要說明的是，以下實施例中所提供的圖示僅以示意方式說明本實用新型的基本構想，遂圖式中僅顯示與本實用新型中有關的組件而非按照實際實施時的組件數目、形狀及尺寸繪製，其實際實施時各組件的型態、數量及比例可為一種隨意的改變，且其組件布局型態也可能更為複雜。

第一實施例

本實用新型提供一種晶閘管半控整流電路，包括：由第一功率二極體PD1、第二功率二極體PD2、第一晶閘管VT1、及第二晶閘管VT2構成的整流橋電路，由第一功率電阻PR1、及與所述第一功率電阻PR1串聯的第三功率二極體PD3構成的第一上電支路，由第二功率電阻PR2、及與所述第二功率電阻PR2串聯的第四功率二極體PD4構成的第二上電支路，以及電解電容EC。

具體的，所述第一功率二極體PD1的陰極和所述第二功率二極體PD2的陰極相連且連接所述電解電容EC的正極，以形成所述晶閘管半控整流電路的直流輸出正極。所述第一晶閘管VT1的陽極與所述第二晶閘管VT2的陽極相連並接地，且連接所述電解電容EC的負極，以形成所述晶閘管半控整流電路的直流輸出負極。所述第一功率二極體PD1的陽極與所述第一晶閘管VT1的陰極相連，以供連接單相交流電源ui的火線ACL。所述第二功率二極體PD2的陽極與所述第二晶閘管VT2的陰極相連，以供連接所述單相交流電源ui的零線ACN。所述第一上電支路同向並聯於所述第一晶閘管VT1的兩端，所述第二上電支路同向並聯於所述第二晶閘管VT2的兩端。

請參閱圖1，優選的，所述晶閘管半控整流電路還包括：儲能電感L，其一端與所述第一功率二極體PD1的陰極及所述第二功率二極體PD2的陰極相連，其另一端連接所述電解電容EC的正極。

需要說明的是，如圖2所示，在不完全整流階段：單相交流電源ui通過第一功率電阻PR1、 第二功率電阻PR2、二極體整流橋(PD1～PD4)、濾波電感L、電解電容EC構成路徑。第一功率電阻PR1、第二功率電阻PR2起到限流作用，此時為上電的狀態，由於是通過二極體整流橋(PD1～PD4)完成的，所以嚴格來講也是整流狀態。又如圖3所示，在完全整流階段：單相交流電源ui通過第一晶閘管VT1、第二晶閘管VT2、第一功率二極體PD1、第二功率二極體PD2、濾波電感L、電解電容EC構成路徑，其中，第一晶閘管VT1、第二晶閘管VT2導通時其壓降可以忽略，即為正常運行的狀態。藉由本領域技術人員能夠根據交流電正負極性判斷該電路中的電流流向，因而不再詳細展開。

本實施例中上述各個元器件優選的參數如下：

單相交流電源ui：220V；

額定負載功率：2.5kW；

第一、第二晶閘管VT1、VT2：600V，50A/100℃，用於電解電容EC充電結束時短接第一、第二上電支路；

第一～第四功率二極體PD1～PD4：600V，50A/100℃，用於電解電容EC充電結束時短接第一、第二上電支路；特別的，第三、第四功率二極體PD3、PD4能夠防止單相交流電源ui通過第一、第二上電支路時兩隻功率電阻形成持續電流以產生不必要的損耗。

第一、第二功率電阻PR1、PR2：50Ω，10W，用於上電過程中限流；

儲能電感L：0.5mH，插件，用於儲能和濾波；

電解電容EC：400V，2720μF，插件，用於儲能和濾波，提供直流輸出電壓u0。

整個電路具體工作原理如下：

當單相交流電源ui(220V)接通時，首先通過兩個上電支路的功率電阻PR1與PR2、儲能電感L、電解電容EC構成充電支路，電解電容EC的電壓緩慢上升，引起的網測電流較小，不至於引起電路故障。當電解電容EC的電壓上升接近網壓峰值時，由外接的控制電路產生驅動電流，驅動第一、第二晶閘管VT1與VT2導通，由此短接兩個上電支路，包括第一、第二功率電阻PR1與PR2，整流電路進入到完全自然整流狀態，完成平穩上電過程。

第二實施例

本實用新型提供一種晶閘管半控整流電路，包括：由第一功率二極體PD1、第二功率二極體PD2、第一晶閘管VT1、及第二晶閘管VT2構成的整流橋電路，由第一功率電阻PR1、及與所述第一功率電阻PR1串聯的第三功率二極體PD3構成的第一上電支路，由第二功率電阻PR2、及與所述第二功率電阻PR2串聯的第四功率二極體PD4構成的第二上電支路，以及電解電容EC。

具體的，所述第二晶閘管VT2的陰極和所述第二功率二極體PD2的陰極相連且連接所述電解電容EC的正極，以形成所述晶閘管半控整流電路的直流輸出正極。所述第一晶閘管VT1的陽極與所述第一功率二極體PD1的陽極相連並接地，且連接所述電解電容EC的負極，以形成所述晶閘管半控整流電路的直流輸出負極。所述第二晶閘管VT2的陽極與所述第一晶閘管VT1的陰極相連，以供連接單相交流電源ui的火線ACL。所述第二功率二極體PD2的陽極與所述第一功率二極體PD1的陰極相連，以供連接所述單相交流電源ui的零線ACN。所述第一上電支路同向並聯於所述第一晶閘管VT1的兩端，所述第二上電支路同向並聯於所述第二晶閘管VT2的兩端。

請參閱圖4，優選的，所述晶閘管半控整流電路還包括：儲能電感L，其一端與所述第二晶閘管VT2的陰極及所述第二功率二極體PD2的陰極相連，其另一端連接所述電解電容EC的正極。

由於前述實施例中的技術特徵也可以應用於本實施例，並且，原理與本實施例相似，因而不再重複贅述。

第三實施例

本實用新型提供一種晶閘管半控整流電路，包括：由第一功率二極體PD1、第二功率二極體PD2、第一晶閘管VT1、及第二晶閘管VT2構成的整流橋電路，由第一功率電阻PR1、及與所述第一功率電阻PR1串聯的第三功率二極體PD3構成的第一上電支路，由第二功率電阻PR2、及與所述第二功率電阻PR2串聯的第四功率二極體PD4構成的第二上電支路，以及電解電容EC。

具體的，所述第一功率二極體PD1的陰極和所述第一晶閘管VT1的陰極相連且連接所述電解電容EC的正極，以形成所述晶閘管半控整流電路的直流輸出正極。所述第二功率二極體PD2的陽極與所述第二晶閘管VT2的陽極相連並接地，且連接所述電解電容EC的負極，以形成所述晶閘管半控整流電路的直流輸出負極。所述第一功率二極體PD1的陽極與所述第二功率二極體PD2的陰極相連，以供連接單相交流電源ui的火線ACL。所述第一晶閘管VT1的陽極與所述第二晶閘管VT2的陰極相連，以供連接所述單相交流電源ui的零線ACN。所述第一上電支路同向並聯於所述第一晶閘管VT1的兩端，所述第二上電支路同向並聯於所述第二晶閘管VT2的兩端。

請參閱圖5，優選的，所述晶閘管半控整流電路還包括：儲能電感L，其一端與所述第一功率二極體PD1的陰極及所述第一晶閘管VT1的陰極相連，其另一端連接所述電解電容EC的正極。

由於前述實施例中的技術特徵也可以應用於本實施例，並且，原理與本實施例相似，因而不再重複贅述。

第四實施例

本實用新型提供一種晶閘管半控整流電路，包括：由第一功率二極體PD1、第二功率二極體PD2、第一晶閘管VT1、及第二晶閘管VT2構成的整流橋電路，由第一功率電阻PR1、及與所述第一功率電阻PR1串聯的第三功率二極體PD3構成的第一上電支路，由第二功率電阻PR2、及與所述第二功率電阻PR2串聯的第四功率二極體PD4構成的第二上電支路，以及電解電容EC。

具體的，所述第二晶閘管VT2的陰極和所述第一晶閘管VT1的陰極相連且連接所述電解電容EC的正極，以形成所述晶閘管半控整流電路的直流輸出正極。所述第二功率二極體PD2的陽極與所述第一功率二極體PD1的陽極相連並接地，且連接所述電解電容EC的負極，以形成所述晶閘管半控整流電路的直流輸出負極。所述第二晶閘管VT2的陽極與所述第二功率二極體PD2的陰極相連，以供連接單相交流電源ui的火線ACL。所述第一晶閘管VT1的陽極與所述第一功率二極體PD1的陰極相連，以供連接所述單相交流電源ui的零線ACN。所述第一上電支路同向並聯於所述第一晶閘管VT1的兩端，所述第二上電支路同向並聯於所述第二晶閘管VT2的兩端。

請參閱圖6，優選的，所述晶閘管半控整流電路還包括：儲能電感L，其一端與所述第二晶閘管VT2的陰極及所述第一晶閘管VT1的陰極相連，其另一端連接所述電解電容EC的正極。

由於前述實施例中的技術特徵也可以應用於本實施例，並且，原理與本實施例相似，因而不再重複贅述。

綜上所述，本實用新型上述各部分構成了完整的晶閘管半控整流電路，在上電過程中，兩個上電支路中的兩隻功率電阻與濾波支路(LC)構成平穩上電電路，儲能電容電壓上昇平緩，防止產生有危害作用的衝擊電流。當儲能電容電壓上升至單相交流電源電壓峰值附近時，觸發導通兩隻整流橋臂中的兩隻晶閘管，由此短接兩隻上電支路，使得整個整流電路回歸到純整流狀態，有效克服了現有技術中的種種缺點而具高度產業利用價值。

上述實施例僅例示性說明本實用新型的原理及其功效，而非用於限制本實用新型。任何熟悉此技術的人士皆可在不違背本實用新型的精神及範疇下，對上述實施例進行修飾或改變。因此，舉凡所屬技術領域中具有通常知識者在未脫離本實用新型所揭示的精神與技術思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應由本實用新型的權利要求所涵蓋。