[實(shí)用新型]一種電流饋電型大功率高頻高壓開關(guān)電源主電路

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201120056296.0
• 申請日: 2011-03-04
• 公開（公告）號: CN201947186U
• 公開（公告）日: 2011-08-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李建文
• 申請（專利權(quán)）人: 山東大學(xué)
• 主分類號: H02M7/02
• 分類號: H02M7/02;H02M7/12;H02M1/14
• 代理公司: 濟(jì)南金迪知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37219
• 代理人: 王緒銀

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種電流饋電型大功率高頻高壓開關(guān)電源主電路，屬于電子電路技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

目前大功率靜電除塵器多采用由晶閘管相控交流調(diào)壓電路與工頻高壓硅整流變壓器構(gòu)成的高壓整流電路作為電源，其發(fā)展到今天已經(jīng)形成了一套非常成熟的技術(shù)。這種高壓電源體積大、效率低，功率因數(shù)低，不利于節(jié)能環(huán)保；輸出電壓紋波大、響應(yīng)速度慢，除塵效率低，閃絡(luò)發(fā)生時(shí)無法及時(shí)關(guān)掉電源。

目前基于電壓饋電模式(Voltage-fed)的小功率高頻高壓開關(guān)電源已經(jīng)在多個領(lǐng)域獲得成功應(yīng)用。但是這種電源有如下缺點(diǎn)，限制了其功率的增大：

源端需大容量電容作為濾波電容，導(dǎo)致源端功率因數(shù)低，電流尖峰大，諧波含量高；變壓器的磁不對稱問題很難解決；高壓側(cè)高壓硅堆在反響恢復(fù)期間會產(chǎn)生嚴(yán)重電壓尖峰，易造成硅堆擊穿；高壓側(cè)需體積大、工藝復(fù)雜、成本昂貴的高頻高壓濾波電感。

實(shí)用新型內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型提供一種電流饋電型大功率高頻高壓開關(guān)電源主電路。一種電流饋電型大功率高頻高壓開關(guān)電源主電路，包括一個相控整流電路單元BD1、一個電感L1、一個逆變橋BD2和一個逆變變壓器T1、高壓整流電路BD3，以及電感開路續(xù)流電路單元CU1和紋波吸收電路單元CU2；L1的其中一端同BD1的整流輸出端口“+”相連，另一端同CU1、CU2和BD2的同名端口“+”相互連接；而BD1、CU1、CU2與BD2的同名端口“-”相互連接；BD1的整流輸出串接高頻電感L1形成一個電流源，該電流源后面分別并接電感開路續(xù)流電路單元CU1、紋波吸收電路單元CU2以及逆變橋BD2。

所述相控整流電路單元BD1是以晶閘管為開關(guān)的單相或三相相控整流電路。

所述逆變橋BD2是以IGBT或MOSFET為開關(guān)的全橋逆變器。

所述逆變變壓器T1是低漏感高頻高壓逆變變壓器。

所述電感L1為高頻電感。

所述電感開路續(xù)流電路單元CU1是由大容量單極性電容C2、快恢復(fù)二極管D1和功率電阻R1、R2構(gòu)成；其中C2與R2并聯(lián)，R1、D1及C2與R2構(gòu)成的并聯(lián)電路依次串聯(lián)連接。

所述紋波吸收電路單元CU2是由電感L2和單極性電容C3組成的一個LC串聯(lián)諧振電路。

在電感開路續(xù)流電路單元CU1中，R1阻值小，起限制流作用，保護(hù)快恢復(fù)二極管；R2阻值大，抵消掉CU1兩端電壓尖峰對電容的充電累計(jì)效應(yīng)。

紋波吸收電路單元CU2諧振在BD1整流輸出電壓的主諧波頻率，用以吸收其中主要紋波；而在逆變器BD2的工作頻率附近，CU2呈強(qiáng)感性---電流源特性。

本實(shí)用新型創(chuàng)新點(diǎn)及其有益效果：

創(chuàng)新點(diǎn)1：以相控整流電路單元BD1、電感L1、逆變橋BD2和一個逆變變壓器T1構(gòu)成一個電流饋電模式的高頻開關(guān)電源。

有益效果：

由于省掉大容量濾波電容，源端無電流尖峰，諧波含量顯著降低，功率因數(shù)大幅提高；電壓跟蹤速度只有約幾毫秒，快于對應(yīng)結(jié)構(gòu)的電壓饋電模式高壓開關(guān)電源；

由于相控整流器輸出電壓可調(diào)，這種高壓電源具備軟啟動能力；同時(shí)如果在相控整流器的控制信號和輸出電壓電流之間建立反饋環(huán)路，可實(shí)現(xiàn)自動穩(wěn)壓或穩(wěn)流功能；

高壓輸出端動態(tài)特性呈近似恒流源電流源特性，可以省掉體積大、工藝復(fù)雜、成本昂貴的高頻高壓輸出濾波電感；顯著降低高壓輸出側(cè)高壓硅堆(整流橋BD3)在反響恢復(fù)期的di/dt，大幅降低其故障率和開關(guān)損耗；

電流饋電模式還會顯著降低逆變橋的開關(guān)管的通/斷應(yīng)力和損耗；同時(shí)還徹底解決電流饋電模式中逆變變壓器的磁不平很問題，大幅提高系統(tǒng)可靠性。

創(chuàng)新點(diǎn)2：本實(shí)用新型創(chuàng)新性引入如附圖3所示LC串聯(lián)諧振電路，替代電壓饋電型開關(guān)電源常用的LC低通濾波電路作為紋波吸收電路。

有益效果：

這既保證了其在逆變器BD2工作頻率附近的電流源特性，又成功解決了電流饋電型開關(guān)電源輸出電壓紋波大的問題。

創(chuàng)新點(diǎn)3：本實(shí)用新型創(chuàng)新性引入如附圖2所示結(jié)構(gòu)的電感開路續(xù)流電路單元。

有益效果：

不僅成功解決電流饋電型開關(guān)電源的逆變橋開路后的電感續(xù)流問題，而且有很強(qiáng)的尖峰電壓抑制效果。當(dāng)開關(guān)電源負(fù)載過流需快速關(guān)閉逆變橋BD2時(shí)，或當(dāng)負(fù)載異常時(shí)，CU1起到續(xù)流作用；BD2正常工作時(shí)，CU1抑制逆變橋BD2的尖峰電壓。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型的電路結(jié)構(gòu)圖。

圖2是本實(shí)用新型中電感開路續(xù)流電路單元CU1的電路結(jié)構(gòu)圖。