專利名稱：高功率因素低諧波電流的大功率開關(guān)電源主電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及大功率開關(guān)電源的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的大功率開關(guān)電源，例如40kw開關(guān)電源是由四個(gè)或四個(gè)以上的獨(dú)立的IOkw或IOkw以下功率的開關(guān)電源模塊，經(jīng)串聯(lián)或并聯(lián)而成。各個(gè)獨(dú)立的開關(guān)電源模塊分別由以二極管為主要器件的三相全波整流橋、脈沖形成電路、驅(qū)動器、高頻逆變器、高頻變壓器T和高頻整流濾波器六個(gè)部件組成，各獨(dú)立的開關(guān)電源模塊的工作原理是由各獨(dú)立的三相全波整流橋所形成的MOV直流電壓，加至各獨(dú)立的開關(guān)電源模塊的高頻逆變器的陽極作為各獨(dú)立的開關(guān)電源模塊的高頻逆變器的陽極直流電壓。各獨(dú)立的開關(guān)電源模塊的脈沖形成電路的輸入信號為人工給定的電壓和電流的基準(zhǔn)量值和由本開關(guān)電源模塊輸出的電壓電流的取樣量值，兩者經(jīng)過比較后輸出一組相位不同的具有一定寬度的觸發(fā)脈沖，加至本開關(guān)電源模塊的驅(qū)動器的輸入端，再由該驅(qū)動器形成兩組脈沖輸出，加至本開關(guān)電源模塊高頻逆變器的4個(gè)輸入端，本開關(guān)電源模塊高頻逆變器的兩輸出端分別加至本開關(guān)電源模塊高頻變壓器T的初級線圈的兩端，從而在本開關(guān)電源模塊高頻變壓器T的初級線圈上形成正負(fù)交替的高頻脈沖電流，并耦合到本開關(guān)電源模塊高頻變壓器T的次級，高頻變壓器T的次級的輸出端加至本開關(guān)電源模塊高頻整流濾波器的輸入端，經(jīng)本開關(guān)電源模塊高頻整流濾波器的輸出端形成本開關(guān)電源模塊輸出電壓。將這四個(gè)開關(guān)電源模塊的輸出端進(jìn)行并聯(lián)或串聯(lián)便可得到一個(gè)40kw開關(guān)電源。由于受高頻開關(guān)器件功率的限制，因此一般單個(gè)開關(guān)電源模塊的功率不可能做得很大，一般大功率開關(guān)電源都有若干個(gè)相應(yīng)小一點(diǎn)功率的開關(guān)電源模塊進(jìn)行串聯(lián)或并聯(lián)而成。傳統(tǒng)的大功率開關(guān)電源存在如下兩個(gè)缺點(diǎn)一、由于每個(gè)獨(dú)立的IOkw或IOkw以下功率的開關(guān)電源模塊的輸出電壓和輸出電流都必須進(jìn)行較為精細(xì)的人工調(diào)節(jié)過程，否則會使每個(gè)開關(guān)電源模塊輸出電壓和電流不一致，造成每個(gè)開關(guān)電源模塊輸出功率的不一致。這種需要對每個(gè)開關(guān)電源模塊都要進(jìn)行精細(xì)的人工操作的過程，會給使用者帶來不便；二、由于采用通常的以二極管為主要器件的三相全波整流橋，其功率因數(shù)只有88%，而其注入到電網(wǎng)的諧波電流卻達(dá)到30%。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型目的在于提出一種可有效提高功率因素、降低諧波電流的大功率開關(guān)電源主電路。本實(shí)用新型由一個(gè)連接在工頻三相交流電源端上的pwm三相全波整流器、一個(gè)脈沖形成電路和輸出端相互串聯(lián)的若干個(gè)開關(guān)電源模塊組成；每一個(gè)開關(guān)電源模塊分別由驅(qū)動器、高頻逆變器、高頻變壓器和高頻整流濾波器組成，各驅(qū)動器的輸出端對應(yīng)地連接在所屬開關(guān)電源模塊的高頻逆變器的輸入端，各高頻逆變器的輸出端對應(yīng)地連接在所屬開關(guān)電源模塊的高頻變壓器的輸入端，各高頻變壓器的輸出端對應(yīng)地連接在所屬開關(guān)電源模塊的高頻整流濾波器的輸入端，各高頻整流濾波器的輸出端分別形成每個(gè)開關(guān)電源模塊的輸出電壓，將所述高頻整流濾波器的輸出端進(jìn)行串聯(lián)，串聯(lián)后的總的輸出電壓即為大功率開關(guān)電源主電路的輸出電壓；在所述大功率開關(guān)電源主電路的輸出端設(shè)置輸出電流傳感器，輸出電流傳感器的輸出端連接在脈沖形成電路的一個(gè)輸入端，輸出電壓信號連接在脈沖形成電路的另一個(gè)輸入端，脈沖形成電路還設(shè)有一個(gè)人工給定的電壓和電流的基準(zhǔn)量值輸入端；pwm三相全波整流器的兩個(gè)輸出端分別連接在每個(gè)開關(guān)電源模塊的高頻逆變器的陽極端，脈沖形成電路的輸出端分別連接在每個(gè)開關(guān)電源模塊的驅(qū)動器的兩個(gè)輸入端。本實(shí)用新型的工作原理是由一個(gè)共用的P^i三相全波整流器，其輸出的700V直流電壓分別加至各個(gè)開關(guān)電源模塊的高頻逆變器的陽極，作為所述開關(guān)電源模塊的高頻逆變器的陽極直流電壓。由一個(gè)共用的脈沖形成電路，其輸入信號為人工給定的電壓和電流的基準(zhǔn)量值和本開關(guān)電源的輸出電壓和電流的取樣量值，兩者經(jīng)過比較后輸出一組相位不同的具有一定寬度的觸發(fā)脈沖，分別加至各個(gè)所述開關(guān)電源模塊的驅(qū)動器的兩個(gè)輸入端，再由各驅(qū)動器分別形成兩組脈沖，分別加至各個(gè)所述開關(guān)電源模塊的高頻逆變器的4個(gè)輸入端，各個(gè)所述開關(guān)電源模塊的高頻逆變器的輸出端分別加至各個(gè)所述開關(guān)電源模塊的高頻變壓器的初級線圈的兩端，從而在各個(gè)所述開關(guān)電源模塊的高頻變壓器的初級線圈上形成正負(fù)交替的高頻脈沖電流，并耦合到各個(gè)所述開關(guān)電源模塊的高頻變壓器的次級，各個(gè)所述開關(guān)電源模塊的高頻變壓器的次級輸出端分別加至各個(gè)所述開關(guān)電源模塊的高頻整流濾波器的輸入端，經(jīng)各個(gè)所述開關(guān)電源模塊的高頻整流濾波器的輸出端分別形成各個(gè)所述開關(guān)電源的模塊的輸出電壓。將這各個(gè)所述開關(guān)電源模塊的輸出電壓進(jìn)行串聯(lián)便可得到一個(gè)所述的大功率開關(guān)電源。本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)的主要區(qū)別及優(yōu)越性在于1、傳統(tǒng)式大功率開關(guān)電源的結(jié)構(gòu)實(shí)際是由若干個(gè)獨(dú)立完整的較大功率開關(guān)電源進(jìn)行串聯(lián)或并聯(lián)所組成，且每個(gè)開關(guān)電源都有一個(gè)獨(dú)立的以二極管為主要器件的三相全波整流橋和一個(gè)獨(dú)立的脈沖形成電路。而改進(jìn)后的大功率開關(guān)電源的結(jié)構(gòu)實(shí)際是由一個(gè)共用的大功率pwm三相工頻電壓整流器，其輸出直流電壓為700V，分別加至若干個(gè)大功率開關(guān)電源模塊的高頻逆變器的陽極，作為若干個(gè)大功率開關(guān)電源模塊的高頻逆變器的陽極直流電壓。傳統(tǒng)的由二極管、電感、電容組成的無源三相全波整流器，其功率因數(shù)為889Γ89%，注入到電網(wǎng)的總諧波電流為30%左右。而本實(shí)用新型采用的pwm三相工頻電壓整流器是由驅(qū)動器、IGBT等功率器件、及數(shù)字信號處理系統(tǒng)DSP組成，其功率因數(shù)為99% 100%，注入到電網(wǎng)的總諧波電流為1. 5%。這種pwm整流技術(shù)用在大功率開關(guān)電源中，使大功率開關(guān)電源的功率因數(shù)由傳統(tǒng)式的88%左右提高至99% 100%，注入到電網(wǎng)的總諧波電流由傳統(tǒng)式的30%左右降至1. 5%。2、傳統(tǒng)式大功率開關(guān)電源的結(jié)構(gòu)實(shí)際是由若干個(gè)獨(dú)立的較大功率的開關(guān)電源模塊所組成，每個(gè)開關(guān)電源都有一個(gè)脈沖形成電路，每個(gè)脈沖形成電路都有一個(gè)人工輸入操作。本實(shí)用新型只有一個(gè)共用的脈沖形成電路，因而只有一個(gè)人工輸入操作。因?yàn)檫@若干個(gè)較大功率開關(guān)電源模塊的驅(qū)動器、高頻逆變器、高頻變壓器、高頻整流濾波器等，從電路參數(shù)和工藝結(jié)構(gòu)都是力求完全對稱一致的，因而雖然只有一個(gè)人工輸入操作，卻能使若干個(gè)較大功率開關(guān)電源模塊發(fā)生性能幾乎完全一致的聯(lián)動，這若干個(gè)較大功率開關(guān)電源模塊的輸出電壓和電流幾乎完全一致，無須再采取均流均壓措施，不但提高了大功率開關(guān)電源的性能及可靠性，而且方便了用戶使用。

圖1為本實(shí)用新型的一種結(jié)構(gòu)示意圖。以一個(gè)40kw開關(guān)電源為例的結(jié)構(gòu)圖為例進(jìn)一步說明本實(shí)用新型技術(shù)內(nèi)容。
具體實(shí)施方式
如圖1所示，本實(shí)用新型設(shè)有一個(gè)連接在工頻三相380V交流電源端上的pwm三相全波整流器1、一個(gè)脈沖形成電路2和輸出端相互串聯(lián)的四組IOkw開關(guān)電源模塊31、32、33,34ο在四組IOkw開關(guān)電源模塊的輸出端設(shè)置一個(gè)電流傳感器4，電流傳感器4的輸出端連接在脈沖形成電路2的一個(gè)輸入端，脈沖形成電路2上還設(shè)有一個(gè)人工給定的電壓和電流的基準(zhǔn)量值輸入端5。IOkw開關(guān)電源模塊31由驅(qū)動器311、10kw高頻逆變器312、高頻變壓器313和IOkw高頻整流濾波器314組成。驅(qū)動器311的輸出端連接在IOkw高頻逆變器312的輸入端，IOkw高頻逆變器312與高頻變壓器313的初級端連接，高頻變壓器313的次級端與IOkw高頻整流濾波器314的輸入端連接。IOkw開關(guān)電源模塊32由驅(qū)動器321、IOkw高頻逆變器322、高頻變壓器323和IOkw高頻整流濾波器3M組成。驅(qū)動器321的輸出端連接在IOkw高頻逆變器322的輸入端，IOkw高頻逆變器322與高頻變壓器323的初級端連接，高頻變壓器323的次級端與IOkw高頻整流濾波器324的輸入端連接。IOkw開關(guān)電源模塊33由驅(qū)動器331、IOkw高頻逆變器332、高頻變壓器333和IOkw高頻整流濾波器334組成。驅(qū)動器331的輸出端連接在IOkw高頻逆變器332的輸入端，IOkw高頻逆變器332與高頻變壓器333的初級端連接，高頻變壓器333的次級端與IOkw高頻整流濾波器334的輸入端連接。IOkw開關(guān)電源模塊；34由驅(qū)動器；341、IOkw高頻逆變器342、高頻變壓器343和IOkw高頻整流濾波器344組成。驅(qū)動器341的輸出端連接在IOkw高頻逆變器342的輸入端，IOkw高頻逆變器342與高頻變壓器343的初級端連接，高頻變壓器343的次級端與IOkw高頻整流濾波器344的輸入端連接。pwm三相全波整流器1的兩個(gè)輸出端分別連接在IOkw高頻逆變器312、322、332和342的陽極端。脈沖形成電路2的輸出端分別連接在驅(qū)動器311、321、331和341的兩個(gè)輸入端。
權(quán)利要求1.高功率因素低諧波電流的大功率開關(guān)電源主電路，其特征在于由一個(gè)連接在工頻三相交流電源端上的pwrn三相全波整流器、一個(gè)脈沖形成電路和輸出端相互串聯(lián)的若干個(gè)開關(guān)電源模塊組成；每一個(gè)開關(guān)電源模塊分別由驅(qū)動器、高頻逆變器、高頻變壓器和高頻整流濾波器組成，各驅(qū)動器的輸出端對應(yīng)地連接在所屬開關(guān)電源模塊的高頻逆變器的輸入端，各高頻逆變器的輸出端對應(yīng)地連接在所屬開關(guān)電源模塊的高頻變壓器的輸入端，各高頻變壓器的輸出端對應(yīng)地連接在所屬開關(guān)電源模塊的高頻整流濾波器的輸入端，各高頻整流濾波器的輸出端分別形成每個(gè)開關(guān)電源模塊的輸出電壓，將所述高頻整流濾波器的輸出端進(jìn)行串聯(lián)，串聯(lián)后的總的輸出電壓即為大功率開關(guān)電源主電路的輸出電壓；在所述大功率開關(guān)電源主電路的輸出端設(shè)置輸出電流傳感器，輸出電流傳感器的輸出端連接在脈沖形成電路的一個(gè)輸入端，輸出電壓信號連接在脈沖形成電路的另一個(gè)輸入端，脈沖形成電路還設(shè)有一個(gè)人工給定的電壓和電流的基準(zhǔn)量值輸入端；Pwm三相全波整流器的兩個(gè)輸出端分別連接在每個(gè)開關(guān)電源模塊的高頻逆變器的陽極端，脈沖形成電路的輸出端分別連接在每個(gè)開關(guān)電源模塊的驅(qū)動器的兩個(gè)輸入端。
專利摘要高功率因素低諧波電流的大功率開關(guān)電源主電路，涉及大功率開關(guān)電源的技術(shù)領(lǐng)域。由一個(gè)連接在工頻三相交流電源端上的pwm三相全波整流器、一個(gè)脈沖形成電路和輸出端相互串聯(lián)的若干個(gè)開關(guān)電源模塊組成；各開關(guān)電源模塊的高頻整流濾波器串聯(lián)后的總的輸出電壓即為大功率開關(guān)電源主電路的輸出電壓；在所述大功率開關(guān)電源主電路的輸出端設(shè)置輸出電流傳感器，輸出電流傳感器的輸出端連接在脈沖形成電路的一個(gè)輸入端，輸出電壓信號連接在脈沖形成電路的另一個(gè)輸入端，脈沖形成電路還設(shè)有一個(gè)人工給定的電壓和電流的基準(zhǔn)量值輸入端；pwm三相全波整流器的兩個(gè)輸出端分別連接在每個(gè)開關(guān)電源模塊的高頻逆變器的陽極端，脈沖形成電路的輸出端分別連接在每個(gè)開關(guān)電源模塊的驅(qū)動器的兩個(gè)輸入端。本實(shí)用新型可有效提高功率因素、降低諧波電流。
文檔編號H02M3/22GK202334310SQ201120470019
公開日2012年7月11日 申請日期2011年11月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月23日
發(fā)明者呂德寬, 夏建中 申請人:呂德寬, 夏建中