[發明專利]LC濾波橋式不控整流電路的改進方法

有效

• 申請號: 202110171950.0
• 申請日: 2021-02-08
• 公開（公告）號: CN112994446B
• 公開（公告）日: 2022-04-26
• 發明（設計）人: 王懿杰;麥建偉;曾憲瑞;姚友素;張相軍;徐殿國
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: H02M3/08
• 分類號: H02M3/08;H02M1/12
• 代理公司: 哈爾濱華夏松花江知識產權代理有限公司 23213
• 代理人: 楊曉輝

一種LC濾波橋式不控整流電路的改進方法，屬于橋式不控整流技術領域。本發明針對現有LC濾波橋式整流電路在負載較小時，輸入阻抗呈現明顯容性，電路無功分量增加的問題。所述方法以傳統LC濾波橋式不控整流電路為基礎，在傳統LC濾波橋式不控整流電路的一個輸入端串聯輔助電感L_Ad，得到改進后LC濾波橋式不控整流電路；所述輔助電感L_Ad在負載阻值過小而使整流電路工作在斷續導通模式時，使輸入電流不會發生突變，而存在換流過程；同時使輸入電壓不等于零。本發明可提高系統傳輸效率。

技術領域

本發明涉及LC濾波橋式不控整流電路的改進方法，屬于橋式不控整流技術領域。

背景技術

橋式不控整流電路以其結構簡單、無需控制和穩定性高等特點，被廣泛應用于電力電子變換器領域。

橋式整流電路是一種全波整流器，輸出含有直流分量和高次諧波分量，往往需要在其后接低通濾波器將諧波分量濾除。常用的不控整流器的濾波結構分為C濾波橋式整流器和LC濾波橋式整流器，對于不同的電路結構需要配合使用不同的整流濾波結構。例如，在感應式無線電能傳輸技術中，不同的補償拓撲需要使用不同的整流濾波結構，S/S(原邊串聯電容，副邊串聯電容)、LCC/S(原邊串聯電感-并聯電容-串聯電容，副邊串聯電容)和雙邊LCC補償拓撲(原邊串聯電感-并聯電容-串聯電容，副邊串聯電容-并聯電容-串聯電感)需要使用C濾波橋式整流器，S/P(原邊串聯電容，副邊并聯電容)和S/SP(原邊串聯電容，副邊串聯電容-并聯電容)需要采用LC濾波橋式整流器。對于LC濾波橋式整流電路而言，當負載阻值過小時電路將會進入斷續導通模式，此時輸入阻抗呈現出明顯容性，輸入電流發生占空比丟失，且會伴隨不同程度的電壓電流波形畸變，這會導致電路的無功分量增加、軟開關無法實現和諧波分量增加等問題。

針對整流橋引起的負載等效交流阻抗的阻抗角隨負載電阻變化的問題，現有的研究方案大體可分為兩大類。第一類是通過參數設計增加余量，讓負載工作在阻抗角較小的區域。第二類是從改進整流橋本身結構出發，將不控二極管改成可控器件，進而控制輸入電壓電流同相位。上述兩類方案盡管在一定程度上減輕了負載變化帶來的不良影響，但都存在比較大的限制：第一類方案普適性不足，增加余量需要投入很多的成本，例如線圈繞制的匝數更多，并且只能減弱不能消除，沒有從根本上解決問題；第二類方案雖然從根源上解決了問題，也具備一般性，但是成本高昂，控制復雜，增大了系統的不穩定性。

發明內容

針對現有LC濾波橋式整流電路在負載較小時，輸入阻抗呈現明顯容性，電路無功分量增加的問題，本發明提供一種LC濾波橋式不控整流電路的改進方法。

本發明的一種LC濾波橋式不控整流電路的改進方法，以傳統LC濾波橋式不控整流電路為基礎，在傳統LC濾波橋式不控整流電路的一個輸入端串聯輔助電感L_Ad，得到改進后LC濾波橋式不控整流電路；

所述輔助電感L_Ad在負載阻值過小而使整流電路工作在斷續導通模式時，使輸入電流不會發生突變，而存在換流過程；同時使輸入電壓不等于零。

根據本發明的LC濾波橋式不控整流電路的改進方法，所述輔助電感L_Ad的取值通過仿真實驗獲得。

根據本發明的LC濾波橋式不控整流電路的改進方法，在基于改進后LC濾波橋式不控整流電路的S/SP補償拓撲形成的恒壓輸出感應式無線電能傳輸系統中，輔助電感L_Ad取值為1.2uH。

根據本發明的LC濾波橋式不控整流電路的改進方法，在基于改進后LC濾波橋式不控整流電路的S/P補償拓撲形成的恒流輸出感應式無線電能傳輸系統中，輔助電感L_Ad取值為7uH。