專利名稱：基于電流源模式的高頻高壓直流開關(guān)電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種開關(guān)電源裝置，具體地說是一種基于電流源模式的高頻高壓直流開關(guān)電源。
背景技術(shù)：
電流源(Current Source)模式的逆變電路在超大功率應(yīng)用領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用，例如在交流傳動(dòng)、感應(yīng)加熱、電廠無功補(bǔ)償與直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)等。在超大功率應(yīng)用領(lǐng)域，電流源模式的逆變電路大多采用可關(guān)斷晶閘管(GTO)或大功率晶體管(GTR)之類的低速自關(guān)斷開關(guān)器件作為開關(guān)。中小功率直流開關(guān)電源的主電路大多采用以絕緣柵雙極性晶體管(IGBT)或場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MOSFET)為開關(guān)的電壓源模式的逆變電路。這種結(jié)構(gòu)的直流開關(guān)電源有如下問題，限制了其在直流高電壓大功率領(lǐng)域的應(yīng)用1)逆變器輸出側(cè)需要濾波電感，在輸出電壓很高時(shí)，輸出電感工藝復(fù)雜、體積大、 成本高；2)輸出側(cè)整流電路的快恢復(fù)二極管或高壓硅堆的反向恢復(fù)特性很差，很容易造成二極管或高壓硅堆擊穿；3)隨功率變大，逆變變壓器的磁不對(duì)稱問題很難解決，容易造成逆變橋開關(guān)過流
實(shí)用新型內(nèi)容針對(duì)上述不足，本實(shí)用新型提供了一種基于電流源模式的高頻高壓直流開關(guān)電源，其主要用作中大功率高壓直流開關(guān)電源，不僅體積小、成本低，而且性能好。本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題采取的技術(shù)方案是基于電流源模式的高頻高壓直流開關(guān)電源，包括電壓源模塊、逆變模塊和整流模塊，其特征是，還包括電感電路單元；所述電壓源模塊包括三相交流電源、三相相控整流橋、第一電感和第一電容，所述電感電路單元包括第一功率電阻、第二功率電阻、二極管、第二電容和第二電感，所述逆變模塊包括逆變橋和逆變變壓器，所述整流模塊包括整流橋和第三電容；其中，所述三相相控整流橋輸入側(cè)的A端、B端和C端分別與三相交流電源輸出側(cè)的A端、B端和C端相連接，三相相控整流橋的正極輸出端與第一電感的一端相連接，負(fù)極輸出端與第一電容的一端和逆變橋的負(fù)極輸入端相連接；所述第一電感的另一端與第一電容的另一端、第一功率電阻的一端和第二電感的一端相連接；所述二極管的一端與第一功率電阻的另一端相連接，另一端與第二功率電阻的一端和第二電容的正極端相連接；所述逆變橋的正極輸入端與第二電感的另一端、第二功率電阻的另一端和第二電容的負(fù)極端相連接；所述逆變變壓器的輸入側(cè)分別與逆變橋輸出側(cè)的A端和B端相連接，輸出側(cè)分別與整流橋輸入側(cè)的A端和B端相連接；；所述整流橋的正極輸出端與第三電容的一端和負(fù)載的正極相連接，負(fù)極輸出端與第三電容的另一端和負(fù)載的負(fù)極相連接。[0011]所述三相相控整流橋的開關(guān)元器件采用可關(guān)斷晶閘管。所述逆變橋的開關(guān)元器件采用絕緣柵雙極性晶體管或場(chǎng)效應(yīng)晶體管。所述整流橋的開關(guān)元器件采用高壓硅堆。所述的第一電感與第一電容構(gòu)成低通濾波器。所述的第一功率電阻和二極管以及第二功率電阻與第二電容并聯(lián)的電路單元順序串聯(lián)構(gòu)成電感開路續(xù)流保護(hù)電路單元。進(jìn)一步地，所述三相相控整流橋的G端連接有第一脈沖控制電路1。所述逆變橋的G端連接有第二脈沖控制電路。本實(shí)用新型的有益效果是1)構(gòu)成一種基于電流源模式的高頻開關(guān)電源。其高壓輸出端動(dòng)態(tài)特性呈近似恒流源特性，去除了傳統(tǒng)的體積大、工藝復(fù)雜、成本昂貴的高頻高壓輸出濾波電感；顯著降低了高壓輸出側(cè)整流橋的高壓硅堆在反向恢復(fù)期的di/dt，明顯降低了其故障率和開關(guān)損耗； 顯著降低了逆變橋的開關(guān)管的通/斷應(yīng)力和損耗，徹底解決了電壓源模式中逆變變壓器的偏磁問題，大幅提高了系統(tǒng)可靠性。2)以相控整流橋?yàn)橹鳂?gòu)成了電流可調(diào)電流源。不僅具備軟啟動(dòng)能力；而且如果在三相相控整流橋和逆變橋的脈沖控制電路與輸出的電壓電流之間建立反饋環(huán)路，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)穩(wěn)壓功能。3)引入了由第一功率電阻、快恢復(fù)的二極管、第二功率電阻和大容量單極性第二電容構(gòu)成的電感開路續(xù)流保護(hù)電路。當(dāng)開關(guān)電源負(fù)載過流或負(fù)載異常，需快速關(guān)斷逆變橋時(shí)，電感開路續(xù)流保護(hù)電路起到續(xù)流和吸收逆變橋直流側(cè)尖峰電壓作用，成功解決了電流源模式開關(guān)電源的逆變橋開路后的電感續(xù)流問題。

圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)框圖；圖2是本實(shí)用新型的電路原理圖。
具體實(shí)施方式
如圖1所示，該基于電流源模式的高頻高壓直流開關(guān)電源，包括電壓源模塊、電感電路單元、逆變模塊和整流模塊。所述電壓源模塊包括三相交流電源VS、開關(guān)元器件采用可關(guān)斷晶閘管的三相相控整流橋BD1、第一電感Ll和第一電容Cl，所述電感電路單元包括第一功率電阻R1、第二功率電阻R2、二極管Dl和第二電容C2，所述逆變模塊包括開關(guān)元器件采用絕緣柵雙極性晶體管或場(chǎng)效應(yīng)晶體管的逆變橋BD2和逆變變壓器T1，所述整流模塊包括關(guān)元器件采用高壓硅堆的整流橋BD3和第三電容C3 ；所述的第一電感Ll與第一電容Cl 構(gòu)成低通濾波器；所述三相相控整流橋BDl的G端連接有第一脈沖控制電路CUl，所述逆變橋BD2的G端連接有第二脈沖控制電路⑶2。如圖2所示，所述三相相控整流橋BDl輸入側(cè)的A端、B端和C端分別與三相交流電源VS輸出側(cè)的A端、B端和C端相連接，三相相控整流橋BDl的正極輸出端與第一電感 Ll的一端相連接，負(fù)極輸出端與第一電容Cl的一端和逆變橋BD2的負(fù)極輸入端相連接；所述第一電感Ll的另一端與第一電容Cl的另一端、第一功率電阻Rl的一端和第二電感L2的一端相連接；所述二極管Dl的一端與第一功率電阻Rl的另一端相連接，另一端與第二功率電阻R2的一端和第二電容C2的正極端相連接；所述逆變橋BD2的正極輸入端與第二電感L2的另一端、第二功率電阻R2的另一端和第二電容C2的負(fù)極端相連接；所述逆變變壓器Tl的輸入側(cè)分別與逆變橋BD2輸出側(cè)的A端和B端相連接，輸出側(cè)分別與整流橋BD3輸入側(cè)的A端和B端相連接；所述整流橋BD3的正極輸出端與第三電容C3的一端和負(fù)載ZL 的正極相連接，負(fù)極輸出端與第三電容C3的另一端和負(fù)載ZL的負(fù)極相連接。所述第一脈沖控制電路CUl與三相相控整流橋BDl的G端相連接，第二脈沖控制電路CU2與逆變橋BD2 的G端相連接。
權(quán)利要求1.基于電流源模式的高頻高壓直流開關(guān)電源，包括電壓源模塊、逆變模塊和整流模塊， 其特征是，還包括電感電路單元；所述電壓源模塊包括三相交流電源(VS)、三相相控整流橋(BDl)、第一電感(Li)和第一電容(Cl)，所述電感電路單元包括第一功率電阻(Rl)、二極管(Dl)、第二功率電阻(R2)、 第二電容(以)和第二電感(L2)，所述逆變模塊包括逆變橋(BM)和逆變變壓器(Tl)，所述整流模塊包括整流橋(BD!3)和第三電容(C3)；其中，所述三相相控整流橋(BDl)輸入側(cè)的A端、B端和C端分別與三相交流電源(VS) 輸出側(cè)的A端、B端和C端相連接，三相相控整流橋(BDl)的正極輸出端與第一電感(Li)的一端相連接，負(fù)極輸出端與第一電容(Cl)的一端和逆變橋(BD2)的負(fù)極輸入端相連接；所述第一電感(Li)的另一端與第一電容(Cl)的另一端、第一功率電阻(Rl)的一端和第二電感(U)的一端相連接；所述二極管(Dl)的一端與第一功率電阻(Rl)的另一端相連接，另一端與第二功率電阻(R2)的一端和第二電容(C2)的正極端相連接；所述逆變橋(BD2)的正極輸入端與第二電感(L2)的另一端、第二功率電阻(R2)的另一端和第二電容(C2)的負(fù)極端相連接；所述逆變變壓器(Tl)的輸入側(cè)分別與逆變橋(BM)輸出側(cè)的A端和B端相連接，輸出側(cè)分別與整流橋(BD;3)輸入側(cè)的A端和B端相連接；所述整流橋(BD!3)的正極輸出端與第三電容(C3)的一端和負(fù)載(ZL)的正極相連接，負(fù)極輸出端與第三電容(C3)的另一端和負(fù)載(ZL)的負(fù)極相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于電流源模式的高頻高壓直流開關(guān)電源，其特征是，所述三相相控整流橋(BDl)的開關(guān)元器件采用可關(guān)斷晶閘管。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于電流源模式的高頻高壓直流開關(guān)電源，其特征是，所述逆變橋(BD2)的開關(guān)元器件采用絕緣柵雙極性晶體管或場(chǎng)效應(yīng)晶體管。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于電流源模式的高頻高壓直流開關(guān)電源，其特征是，所述整流橋(BD3)的開關(guān)元器件采用高壓硅堆。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于電流源模式的高頻高壓直流開關(guān)電源，其特征是，所述的第一電感(Li)與第一電容(Cl)構(gòu)成低通濾波器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于電流源模式的高頻高壓直流開關(guān)電源，其特征是，所述的第一功率電阻(Rl)和二極管(Dl)以及第二功率電阻(R2)與第二電容(C2)并聯(lián)的電路單元順序串聯(lián)構(gòu)成電感開路續(xù)流保護(hù)電路單元。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6任一項(xiàng)所述的基于電流源模式的高頻高壓直流開關(guān)電源，其特征是，所述三相相控整流橋(BDl)的G端連接有第一脈沖控制電路(CUl)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至6任一項(xiàng)所述的基于電流源模式的高頻高壓直流開關(guān)電源，其特征是，所述逆變橋(BD2)的G端連接有第二脈沖控制電路(CU2)。
專利摘要一種基于電流源模式的高頻高壓直流開關(guān)電源，包括電壓源模塊、電感電路單元、逆變模塊和整流模塊；電壓源模塊包括三相交流電源、三相相控整流橋、第一電感和第一電容，電感電路單元包括第一功率電阻、第二功率電阻、二極管、第二電容和第二電感，逆變模塊包括逆變橋和逆變變壓器，整流模塊包括整流橋和第三電容。本實(shí)用新型的高壓輸出端動(dòng)態(tài)特性呈近似恒流源特性，去除了傳統(tǒng)的高頻高壓輸出濾波電感，降低了其故障率和開關(guān)損耗，徹底解決了電壓源模式中逆變變壓器的偏磁問題；具備軟啟動(dòng)能力，可以建立控制反饋環(huán)路實(shí)現(xiàn)自動(dòng)穩(wěn)壓功能；引入了電感開路續(xù)流保護(hù)電路，解決了電流源模式開關(guān)電源的逆變橋開路后的電感續(xù)流問題。
文檔編號(hào)H02M1/32GK202026242SQ201120115378
公開日2011年11月2日 申請(qǐng)日期2011年4月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月19日
發(fā)明者孟令國(guó), 張玉婷, 李建文, 蔡洪寶, 邢建平, 邱雪梅 申請(qǐng)人:濟(jì)南卓信智能科技有限公司