[發(fā)明專利]一種單相LC串聯(lián)限流電路及其方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010531467.4
• 申請日: 2020-06-11
• 公開（公告）號: CN111564963A
• 公開（公告）日: 2020-08-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳圣澤;江劍峰;王新剛;蔣超;甄昊涵;童濤;吳煜;鄧登峰;張夢彧
• 申請（專利權(quán)）人: 國網(wǎng)上海市電力公司;華東電力試驗研究院有限公司
• 主分類號: H02M1/32
• 分類號: H02M1/32;H02H9/02
• 代理公司: 上海信好專利代理事務(wù)所(普通合伙) 31249
• 代理人: 朱成之;周榮芳

本發(fā)明公開了一種單相LC串聯(lián)限流電路，包括單相交流電源；單相二極管整流橋，第一輸入端通過限壓電容與單相交流電源連接，第二輸入端與單相交流電源連接；儲能電容，正極與單相二極管整流橋的第一輸出端連接，負極與單相二極管整流橋的第二輸出端連接；繼電器，第一端與限壓電容的第一端連接，第二端與限壓電容的第二端連接，第三端與直流電源的正極連接，第四端與信號控制端連接，并通過信號控制端與直流電源的正極連接。此發(fā)明解決了傳統(tǒng)單相二極管整流電路軟充電技術(shù)存在二次電流沖擊和電流濾波差的問題，通過限壓電容進行限壓，限流電感進行限流，且兩者之間發(fā)生諧振，實現(xiàn)了軟充電效果，消除了二次電流沖擊，提升了節(jié)能效果，易于推廣使用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電力電子技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種單相LC串聯(lián)限流電路及其方法。

背景技術(shù)

單相二極管整流電路或含有單相二極管整流電路的電力電子變換電路，廣泛地應(yīng)用在家用電器、通訊電源、航空航天等應(yīng)用領(lǐng)域。單相二極管整流電路后級經(jīng)過電解電容濾波得到直流電壓，為后級電力電子變換器提供直流電源。

單相二極管整流電路需要采用軟充電技術(shù)，使得電解電容充電緩慢，由此抑制網(wǎng)側(cè)電流峰值，以便保護整個電路免于燒毀、免于誤動作和減輕EMI干擾。截止目前，主要軟充電技術(shù)有功率電阻限流方案、變壓器限流方案和電感限流方案等。

其中，功率電阻限流方案是使用功率電阻或PTC電阻，串聯(lián)在充電線路，與電解電容構(gòu)成RC充電支路；功率電阻可以置于交流火線、直流正極、電解電容下方等位置，根據(jù)電解電容取值大小，電阻可以為波紋電阻、鋁殼電容或水泥電阻，它們各有適用范圍和優(yōu)缺點。在電解電容取值確定后，通過調(diào)節(jié)RC乘積即調(diào)節(jié)電阻取值來改變充電時，實現(xiàn)軟充電。

功率電阻限流技術(shù)是一種常見方案，支持寬范圍電解電容取值情況下軟充電，除了上電結(jié)束后切除變壓器初級，無需數(shù)字控制器。但是，其充電過程消耗能量，一般情況下電阻總耗能等于電解電容儲能；存在二次電流沖擊，由于具有電阻壓降，電解電容電壓不能完全充滿，在功率電阻切除期間，存在不同程度的二次充電和二次電流沖擊問題；功率電阻選型困難，功率電阻的額定電流、額定電壓、耗散功率難以權(quán)衡，而且在體積、安裝方式、成本等方面也需要平衡；采用繼電器、單向或雙向晶閘管、IGBT等切除功率電阻，功率電阻切除后呈現(xiàn)自然整流狀態(tài)，沒有元器件存在起到電流濾波作用。

同時，變壓器限流方案是使用變壓器，變壓器初級串聯(lián)在充電線路，變壓器次級串聯(lián)電阻和/或電容，變壓器初級等效阻抗與電解電容構(gòu)成RC充電支路。變壓器初級可以置于交流火線、直流正極、電解電容下方等位置。在電解電容取值確定后，通過調(diào)節(jié)變壓器次級串聯(lián)電阻和/或電容即調(diào)節(jié)電阻和/或電容取值來改變充電時，實現(xiàn)軟充電。

變壓器限流技術(shù)只要變壓器初級電流波動，初級等效阻抗就起到限流作用，除了上電結(jié)束后切除變壓器初級，無需數(shù)字控制器。但是，其充電過程消耗能量，一般情況下電阻總耗能等于電解電容儲能；存在二次電流沖擊，由于具有電阻壓降，電解電容電壓不能完全充滿，在功率電阻切除期間，存在不同程度的二次充電和二次電流沖擊問題；功率電阻選型困難，功率電阻的額定電流、額定電壓、耗散功率難以權(quán)衡，而且在體積、安裝方式、成本等方面也需要平衡；采用繼電器、單向或雙向晶閘管、IGBT等切除變壓器初級，功率電阻切除后呈現(xiàn)自然整流狀態(tài)，沒有元器件存在起到電流濾波作用。

同時，電感限流方案是使用限流電感和二極管與晶閘管混合整流橋，限流電感串聯(lián)在充電線路中。限流電感可以置于交流火線、直流正極、電解電容下方等位置。電感限流技術(shù)通過控制整流橋晶閘管控制角，使之由180°按照一定的規(guī)則緩慢降低到90°，完成軟充電，然后將控制角直接降為0°，二極管與晶閘管混合整流橋就演化為二極管整流橋。