[發明專利]交直流整流裝置

無效

• 申請號: 200710151728.4
• 申請日: 2007-09-27
• 公開（公告）號: CN101399493A
• 公開（公告）日: 2009-04-01
• 發明（設計）人: 朱春輝;柳樹渡;張強;劉志宇
• 申請（專利權）人: 艾默生網絡能源系統有限公司
• 主分類號: H02M1/42
• 分類號: H02M1/42;H02M3/335
• 代理公司: 北京英賽嘉華知識產權代理有限責任公司
• 代理人: 胡海國;王艷春

技術領域

本發明涉及電力變電領域，尤其涉及一種交直流整流裝置。

背景技術

目前，通信電源、電力操作電源、工業電源等領域廣泛使用交直流整流裝置。圖1示出了現有技術交流直流變換裝置示意圖，包括交直流變換器模塊，PFC功率因數校正模塊，以及直流直流變換器模塊。現有技術中的PFC功率因數校正模塊通常采用Boost電路，直流直流變換器模塊通常采用半橋串聯諧振直流直流變換器或者全橋串聯諧振直流直流變換器。半橋串聯諧振直流直流變換器從直流母線電容中抽取電流。由于PFC功率因數校正模塊輸出電流為半波正弦，而半橋串聯諧振直流直流變換器輸入功率在工頻段可以看作恒定功率，因此，需要直流母線電容存儲或者釋放工頻級PFC電流能量。另外，為了濾除boost電路輸出的開關紋波，boost電路一般需要接較大的直流母線電容，而PFC功率因數校正模塊的后級為直流直流變換器模塊，其功率脈沖瞬時也從直流母線電容取電。因此，該直流母線電容承擔濾除PFC功率因數校正模塊輸出紋波電流、提供直流直流變換器模塊開關頻率級脈沖紋波電流的功能。

現有技術PFC功率因數校正模塊輸出電流波形如圖2所示，其中交流成分流過(圖2中的L1)直流母線電容，直流成分(圖2中的S1)流過直流直流變換器模塊。流入直流母線電容的交流電流很大，如果boost電路的電感電流連續，基本上可以看作是從0到峰值的脈沖電流。

PFC功率因數校正模塊和半橋串聯諧振直流直流變換器在開關頻率級的功率平衡中，直流母線電容也扮演著不可或缺的作用。從圖3可以看出，半橋串聯諧振直流直流變換器開關頻率級的輸入電流(圖3中的gn和gp)和開關頻率級交流紋波(圖3中的A)比較大，由于半橋串聯諧振直流直流變換器諧振電感電流近似正弦，造成輸入電流半波正弦波形從波峰到波谷具有很大的交流紋波；同時，因為開關管寄生體二極管的續流作用，直流母線電容輸出電流還有負向成分，加劇了交流紋波的幅度，使直流母線電容開關頻率級的電流紋波輸出分量較大。該直流母線電容一般由電解電容組成，而電解電容本身等效串聯阻抗(ESR)會因流經該電容的交流紋波有效值而發熱，在ESR一定的情況下，如果散熱條件不變，交流紋波越大，發熱越嚴重，電解電容的壽命越低，從而成為整個交流直流整流裝置壽命設計的軟肋。

為了解決這個問題，傳統方法為多并聯直流母線電解電容，或者選用低ESR的電解電容，或者改善散熱條件，使電解電容壽命得到延長。但是電解電容，尤其是通信電源所用的耐壓等級為直流450V的電解電容，所占體積大，成本高，改善散熱條件方法，在電解電容發熱較為嚴重的情況下作用也不是很明顯。

發明內容

本發明提出一種交直流整流裝置，減小直流母線電容的波紋電流。

本發明提出一種交直流整流裝置包括PFC功率因數校正模塊、直流母線電容和直流直流變換器模塊，直流母線電容并聯連接在至少兩路相互并聯的PFC功率因數校正模塊和至少兩路相互并聯的直流直流變換器模塊之間。

上述至少兩路相互并聯的PFC功率因數校正模塊的相位相互錯開。

上述至少兩路相互并聯的直流直流變換器模塊的相位相互錯開。

上述相位相互錯開的角度為用2⑦???除以相互并聯的PFC功率因數校正模塊的個數得到的商。

上述相位相互錯開的角度為用⑦???除以相互并聯的直流直流變換器模塊的個數得到的商。

上述交直流整流裝置還包括至少一過流保護模塊，過流保護模塊分別與至少一直流直流變換器模塊相連接，分別保護至少一直流直流變換器模塊。

上述過流保護模塊采用二極管，直流直流變換器模塊包括諧振電容，二極管并聯在直流直流變換器模塊上的諧振電容兩端。

本發明同時并聯PFC功率因數校正模塊和直流直流變換器模塊，減小了功率因數校正環節輸出至直流母線電容的開關頻率級紋波電流，同時也減小了從直流母線電容輸出至直流直流變換器模塊的紋波電流，降低了直流母線電容的發熱量，延長了直流母線電容的使用壽命，進而提高了整個交直流整流裝置的使用壽命。

附圖說明

圖1是本發明現有技術交流直流變換器原理示意圖；

圖2是本發明現有技術單路PFC功率因數校正模塊輸出開關頻率級紋波電流波形；

圖3是本發明現有技術直流母線電容輸入至半橋串聯諧振直流直流變換器的開關頻率級紋波電流波形；

圖4是本發明第一實施例結構示意圖；

圖5是本發明第一實施例電路示意圖；

圖6是交錯并聯的PFC功率因數校正模塊輸出的紋波電流和單路PFC功率因數校正模塊輸出紋波電流；