[發明專利]一種無變壓器的高壓小功率電源

無效

• 申請號: 201410105098.7
• 申請日: 2014-03-20
• 公開（公告）號: CN103887991A
• 公開（公告）日: 2014-06-25
• 發明（設計）人: 徐周;王宏華;趙鑫;郭鵬
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: H02M5/40
• 分類號: H02M5/40;H02M7/10;H02M3/156
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

技術領域

本發明涉及開關電源領域，具體涉及一種無變壓器的高壓小功率電源。

背景技術

隨著電力電子技術的高速發展，電力電子設備與人們的工作、生活的關系日益密切，而電子設備都離不開可靠的電源。在高壓電源的設計中,為了獲得較高的電壓,通常采用增加變壓器的變比，在變壓器次級直接(或采用常規電源中的半波、全波整流方法)獲得高壓輸出的方法。這種方法在要求電源輸出電壓不高的情況下是可行的，但是當要求電源輸出電壓較高時，若要在變壓器次級直接獲得高壓輸出，必然使變壓器的次級繞組匝數過多，一方面導致電源體積重量增大，不能滿足工業應用條件；另一方面有色金屬使用量增大，使得成本升高。由于變壓器繞組的層間寄生電容和線間寄生電容的影響，在變壓器工作中會出現很大的充放電電流和噪聲，使變壓器的初級開關產生很大損耗，甚至無法正常工作。此時，依靠變壓器自身來提高輸出電壓的方法已不能滿足要求。

發明內容

發明目的：為了克服現有技術的不足，本發明提供了一種無變壓器的高壓小功率電源。

技術方案：一種無變壓器的高壓小功率電源，包括：依次連接的市電輸入、二倍壓整流電路、輸出電壓可控的BOOST升壓電路、單相逆變器和交流負載。

上述單相逆變器，完成DC-AC變換。

所述二倍壓整流電路，實現整流升壓，二倍壓整流電路包含兩個限流電阻、整流二極管和大容量儲能電容。

上述采用二倍壓整流技術實現整流升壓，整體結構無需變壓器，重量輕、成本低。

上述無變壓器的高壓小功率電源，還包括連接在交流負載上的保護電路。

優選，交流負載和保護電路之間設有負載電壓電流檢測，保護電路還與市電輸入連接。

當電路出現異常時，比如電網電壓大幅波動、系統過載等，負載電壓電流檢測將電路參數檢測并傳送給保護電路，由保護電路做出相應的動作，使系統免受損壞。

輸出電壓可控的BOOST升壓電路包括循環連接的：BOOST電路、BOOST輸出電壓檢測、PID控制器和PWM電路；輸出電壓可控的BOOST升壓電路還包括與PID控制器連接的期望給定電壓。

工作原理：電路工作時，220V/50Hz的交流電經過二倍壓整流電路整流升壓，實時檢測輸出電壓可控的BOOST升壓電路輸出電壓，與期望給定電壓比較，求取偏差量，PID控制器根據偏差量計算BOOST的占空比，使其輸出電壓跟蹤給定。最后經單相逆變器DC-AC變換，得到所需的高壓交流電。負載電壓電流異常時，保護電路做出相應處理。

使用輸出電壓可控的BOOST電路實現直流升壓。結合PID調節器實現BOOST輸出電壓跟蹤給定電壓。

有益效果：與現有技術相比，本發明的有益效果是：

1、使用倍壓整流技術實現升壓，無需使用變壓器。減輕電源重量和體積，節約有色金屬資源，降低電源成本。

2、使用輸出電壓可控的BOOST電路，可以通過改變給定電壓來實現不同電壓輸出。利用PID控制器，實現BOOST輸出電壓跟蹤給定，保證輸出電壓穩定。

3、電路拓撲結構簡單，電流噪聲小，開關損耗低，對電網污染小，輕便節能，綠色環保。

附圖說明

圖1是本發明的具體實施方式的拓撲結構框圖；

圖2是本發明具體實施方式MATLAB仿真圖；

圖3是本發明具體實施方式MATLAB仿真輸出波形圖。

圖中，1為市電輸入，2為二倍壓整流電路，3為期望給定，4為PID控制器，5為PWM電路，6為BOOST電路，7為BOOST輸出電壓檢測，8為單相逆變器，9為交流負載，10為負載電壓電流檢測、11為保護電路。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例，進一步闡明本發明，應理解這些實施例僅用于說明本發明而不用于限制本發明的范圍，在閱讀了本發明之后，本領域技術人員對本發明的各種等價形式的修改均落于本申請所附權利要求所限定的范圍。

如圖1所示，無變壓器的高壓小功率電源，包括：依次循環連接的市電輸入1、二倍壓整流電路2、輸出電壓可控的BOOST升壓電路、單相逆變器8、交流負載9、負載電壓電流檢測10和保護電路11。

輸出電壓可控的BOOST升壓電路包括循環連接的：BOOST電路6、BOOST輸出電壓檢測7、PID控制器4和PWM電路5；輸出電壓可控的BOOST升壓電路還包括與PID控制器4連接的期望給定3電壓。