[發(fā)明專利]一種有源諧波抑制機構(gòu)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210437375.5
• 申請日: 2012-11-06
• 公開（公告）號: CN102946186A
• 公開（公告）日: 2013-02-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 宋博
• 申請（專利權(quán)）人: 西安開容電子技術(shù)有限責(zé)任公司
• 主分類號: H02M1/12
• 分類號: H02M1/12;H02H7/10
• 代理公司: 西安吉盛專利代理有限責(zé)任公司 61108
• 代理人: 張培勛

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及諧波抑制技術(shù)領(lǐng)域，是一種有源諧波抑制機構(gòu)。

背景技術(shù)

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電子設(shè)備已廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域，而對其功耗的要求越來越嚴格。為了獲得穩(wěn)定的直流前級電壓，電源模塊中的交直流轉(zhuǎn)換電路目前大都采用二極管橋式整流接大容量濾波的電路，近年來隨著這類裝置應(yīng)用越來越廣泛，對電網(wǎng)的諧波污染也越來越嚴重。然而長期以來，人們只是注重于輸出性能的提高，對于輸入側(cè)諧波污染問題不夠重視，為了獲得穩(wěn)定的直流前級電源，電容容量的選取偏大，使得輸入電流畸變嚴重，給電網(wǎng)帶來巨大的諧波污染。同時，當(dāng)電源設(shè)備中產(chǎn)生的高次諧波通過電源線或附加的公共線傳輸?shù)较到y(tǒng)的其他部分或其他裝置，會引起電子設(shè)備的錯誤操作，從而大大降低電子設(shè)備的操作可靠性和穩(wěn)定性。因此必須抑制電源電路中所產(chǎn)生的諧波，然而通常使用的無源功率因數(shù)矯正方法效率較低，無源低通濾波器的作用范圍也很難對整流電路引起的電流波形畸變及也KHz級別的開關(guān)電源頻率發(fā)揮很好的效果，故必須提出一種有源諧波濾波裝置來解決上述問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種有源諧波抑制機構(gòu)，適用于中小功率電子設(shè)備的諧波抑制，特別是針對GJB151—97A中CE101測試頻段的諧波進行有效抑制，同時滿足整理濾波后輸出電壓波動小的要求。

本發(fā)明的技術(shù)方案是一種有源諧波抑制機構(gòu)，它基于BOOST拓撲，采用平均電流型控制方法，同時使用功率因數(shù)校正控制器，其特征是：它包括整流電路、升壓電感、開關(guān)控制電路、續(xù)流二極管、穩(wěn)壓電容、過壓/過流保護電路和信號電源電路；交流電與整流電路的輸入端導(dǎo)通，整流電路的輸出端依次與升壓電感、續(xù)流二極管和穩(wěn)壓電容導(dǎo)通并構(gòu)成主回路；功率因數(shù)校正控制器內(nèi)部集成有開關(guān)控制電路和過壓/過流保護電路，開關(guān)控制電路控制功率因數(shù)校正控制器的開關(guān)管的閉合與斷開；功率因數(shù)校正控制器與主回路導(dǎo)通，并在整流電路輸出端進行電壓采樣，在穩(wěn)壓電容處進行電壓和電流采樣；信號電源電路分別與主回路的升壓電感和功率因數(shù)校正控制器導(dǎo)通。

所述的整流電路是由四只整流二極管組合導(dǎo)通構(gòu)成的橋式整流電路。

所述的開關(guān)控制電路是由電壓采樣與乘法比較運算器導(dǎo)通，由CMOS管柵極控制功率因數(shù)校正控制器的開關(guān)管的閉合與斷開。

所述的過壓/過流保護電路實時監(jiān)控主回路電流值和分壓電壓與基準(zhǔn)電壓的比較結(jié)果，當(dāng)任意一條件超過標(biāo)準(zhǔn)時，過壓/過流保護電路都能控制電路停止工作。

所述的信號電源電路是采用變壓器原理在升壓電感上繞制的線束，經(jīng)過RC延時電路充電啟動開關(guān)控制電路，并能通過“電能-—磁能—電能”轉(zhuǎn)換得到開關(guān)控制電路及過壓/過流保護電路的Vcc工作電壓。

這種有源諧波抑制裝置的工作頻段是30KHz至150KHz。

本發(fā)明的特點是使用開關(guān)控制電路，同時開關(guān)控制電路的開關(guān)頻率遠大于工頻，相對于無源PFC電路而言，這種有源諧波抑制裝置可以做到體積小、重量輕、功率因數(shù)值較高，THD低，輸入電壓范圍廣，輸出電壓也可以受控且保持恒定。

附圖說明

下面將結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步的說明：

圖1是未采用APFC技術(shù)時的整流濾波電路及等效諧波電壓源示意圖；

圖2是有源諧波抑制裝置的電路示意圖；

圖3是有源諧波抑制裝置工作狀態(tài)下，電流連續(xù)導(dǎo)通模式平均電流控制法的波形示意圖。

圖中：1、整流電路；2、升壓電感；3、開關(guān)控制電路；4、續(xù)流二極管；5、穩(wěn)壓電容；6、過壓/過流保護電路；7、信號電源電路。

具體實施方式

如圖1所示，在未采用APFC技術(shù)時的整流濾波電路及等效諧波電壓源中，為了獲得穩(wěn)定的直流前級電壓，電源模塊中的交直流轉(zhuǎn)換電路目前大都采用二極管橋式整流接大容量濾波的電路。然而長期以來，人們只是注重于輸出性能的提高，對于輸入側(cè)諧波污染問題不夠重視，為了獲得穩(wěn)定的直流前級電源，電容容量的選取偏大，使得輸入電流畸變嚴重，給電網(wǎng)帶來巨大的諧波污染。

同時，無源功率因數(shù)矯正方法效率較低，無源低通濾波器的作用范圍也很難對整流電路引起的電流波形畸變及也KHz級別的開關(guān)電源頻率發(fā)揮很好的效果。

如圖2所示，一種有源諧波抑制機構(gòu)，它基于BOOST拓撲，采用平均電流型控制方法和APFC技術(shù)，同時使用功率因數(shù)校正控制器來實現(xiàn)。

它包括整流電路1、升壓電感2、開關(guān)控制電路3、續(xù)流二極管4、穩(wěn)壓電容5、過壓/過流保護電路6和信號電源電路7。

其中，整流電路1是由四只整流二極管組合導(dǎo)通構(gòu)成的橋式整流電路。