[發明專利]高功率因素低諧波電流的大功率開關電源主電路

無效

• 申請號: 201110375917.6
• 申請日: 2011-11-23
• 公開（公告）號: CN102386776A
• 公開（公告）日: 2012-03-21
• 發明（設計）人: 夏建中;呂德寬
• 申請（專利權）人: 夏建中;呂德寬
• 主分類號: H02M3/22
• 分類號: H02M3/22;H02M1/12
• 代理公司: 揚州市錦江專利事務所 32106
• 代理人: 江平

技術領域

本發明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10kw或10kw以下功率的開關電源模塊，經串聯或并聯而成。各個獨立的開關電源模塊分別由以二極管為主要器件的三相全波整流橋、脈沖形成電路、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540V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沖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，兩者經過比較后輸出一組相位不同的具有一定寬度的觸發脈沖，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沖輸出，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沖電流，并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并聯或串聯便可得到一個40kw開關電源。由于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并聯而成。

傳統的大功率開關電源存在如下兩個缺點：

一、由于每個獨立的10kw或10kw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、由于采用通常的以二極管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

本發明目的在于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。

本發明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、一個脈沖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，串聯后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沖形成電路的一個輸入端，輸出電壓信號連接在脈沖形成電路的另一個輸入端，脈沖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，脈沖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。

本發明的工作原理是：由一個共用的pwm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。由一個共用的脈沖形成電路，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，兩者經過比較后輸出一組相位不同的具有一定寬度的觸發脈沖，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沖，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沖電流，并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。

本發明與現有技術的主要區別及優越性在于：