一種抑制功率紋波的無電解電容高效率變換器制造技術

本實用新型專利技術涉及一種抑制功率紋波的無電解電容高效率變換器，變換器中并聯于母線上的有源濾波器能夠處理直流側二次脈動功率來降低母線電壓紋波，故可使用放大濾波電容電壓紋波的方式來大量減小所需的濾波電容值，以便使用容值更小但性能更穩定、壽命更長的薄膜電容來代替電解電容，從而確保變換器在能夠抑制住母線電壓紋波的條件下具有更高的可靠性與更長的壽命；同時，濾波電容與母線解耦，濾波電容電壓應力遠低于母線電壓，故可選擇電容值相同但耐壓較低、體積較小的薄膜電容來代替電解電容，減小了濾波電容的體積，從而提升了變換器的功率密度；此外，有源濾波器中開關管的電壓應力遠低于母線電壓，降低了開關管損耗，實現了變換器的高效率。了變換器的高效率。了變換器的高效率。

【技術實現步驟摘要】
陰極連接，并作為所述整流橋的負向輸入端與外部交流輸入電壓的負極連接；所述第三二極管D3的陰極與所述第四二極管D4的陰極連接，并作為所述整流橋的正向輸出端；所述第五二極管D5的陽極與所述第六二極管D6的陽極連接，并作為所述整流橋的負向輸出端。
[0006]進一步地，所述有源濾波器包括第一濾波電容C1、第二濾波電容C2、第三開光管S3、第四開關管S4和第三電感L3；所述第一濾波電容C1的一端與母線的正極連接；所述第一濾波電容C1的另一端與所述第三開關管S3的漏極連接，所述第三開關管S3的源極分別與所述第三電感L3的一端和所述第四開關管S4的漏極連接，用以通過所述第一濾波電容C1承擔了所述第三開關管S3、第四開關管S4的部分電壓應力，使所述第三開關管S3、第四開關管S4的電壓應力均低于母線電壓，降低開關管損耗；所述第三電感L3的另一端與所述第二濾波電容C2的一端連接；所述第二濾波電容C2的另一端與所述第四開關管S4的源極連接，并連接到母線的負極。
[0007]進一步地，所述變換器控制電路包括單片機處理器電路、交流電壓采樣電路、第一電感L1電流采樣電路、第二電感L2電流采樣電路、第一驅動電路、第二驅動電路、母線電流采樣電路、母線電壓采樣電路、第一濾波電容C1電壓采樣電路、第二濾波電容C2電壓采樣電路和第三電感L3電流采樣電路；所述交流電壓采樣電路與外部交流輸入電壓連接，所述單片機處理器電路與所述交流電壓采樣電路連接，用以接收外部交流輸入電壓經交流電壓采樣電路后的信號；所述第一電感L1電流采樣電路與所述第一電感L1連接，所述單片機處理器電路與所述第一電感L1電流采樣電路連接，用以接收第一電感L1電流經第一電感L1電流采樣電路后的信號；所述第二電感L2電流采樣電路與所述第二電感L2連接，所述單片機處理器電路與所述第二電感L2電流采樣電路連接，用以接收第二電感L2電流經第二電感L2電流采樣電路后的信號；所述母線電流采樣電路與母線連接，所述單片機處理器電路與所述母線電流采樣電路連接，用以接收母線電流經母線電流采樣電路后的信號；所述母線電壓采樣電路與母線連接，所述單片機處理器電路與所述母線電壓采樣電路連接，用以接收母線電壓經母線電壓采樣電路后的信號；所述第一濾波電容C1的兩端與所述第一濾波電容C1電壓采樣電路連接，所述單片機處理器電路與所述第一濾波電容C1電壓采樣電路連接，用以接收第一濾波電容C1經第一濾波電容C1電壓采樣電路后的信號；所述第二濾波電容C2的兩端與所述第二濾波電容C2電壓采樣電路連接，所述單片機處理器電路與所述第二濾波電容C2電壓采樣電路連接，用以接收第二濾波電容C2經第二濾波電容C2電壓采樣電路后的信號；所述第三電感L3電流采樣電路與所述第三電感L3連接，所述單片機處理器電路與所述第三電感L3電流采樣電路連接，用以接收第三電感L3電流經第三電感L3電流采樣電路后的信號；所述單片機處理器電路還分別與所述第一驅動電路和所述第二驅動電路連接，用以在接收上述采樣電路的信號后，發送兩個控制信號分別到所述第一驅動電路和所述第二驅動電路，使所述第一驅動電路控制所述變換器主電路實現輸入側功率因數校正與母線電壓穩定，使所述第二驅動電路控制所述有源濾波器抑制母線上的功率紋波。
[0008]與現有技術相比，本技術具有以下有益效果：
[0009]（1）本技術并聯在母線上的有源濾波器能夠處理直流側二次脈動功率來降低母線電壓紋波，故可使用放大第一濾波電容C1電壓紋波和第二濾波電容C2電壓紋波的方式來大量減小所需的濾波電容值，以便使用容值更小但性能更穩定、壽命更長的薄膜電容來代替電解電容，實現了無電解電容，從而確保變換器在能夠抑制住母線電壓紋波的條件下
具有更高的可靠性與更長的長壽命。
[0010]（2）本技術第一濾波電容C1和第二濾波電容C2均與母線解耦，第一濾波電容C1的電壓應力和第二濾波電容C2的電壓應力都遠低于母線電壓，故可選擇電容值相同但耐壓較低、體積較小的薄膜電容來代替電解電容，大大減小了濾波電容的體積，從而提升了變換器的功率密度。
[0011]（3）本技術有源濾波器中的第一濾波電容C1承擔了第三開關管S3的部分電壓應力和第四開關管S4的部分電壓應力，使第三開關管S3的電壓應力和第四開關管S4的電壓應力都遠低于母線電壓，降低了開關管損耗，從而可實現變換器的高效率。
附圖說明
[0012]圖1為本技術實施例的現有技術中車載充電器原理圖。
[0013]圖2為本技術實施例的變換器系統框圖。
[0014]圖3為本技術實施例的變換器主電路電路原理圖。
[0015]圖4為本技術實施例的變換器電壓采樣電路圖,其中圖4(a)為交流電壓v
ac
采樣電路圖，圖4(b)為母線電壓v
bus
、第一濾波電容C1電壓v
C1
與第二濾波電容C2電壓v
C2
采樣電路圖。
[0016]圖5為本技術實施例的變換器第一電感L1電流i
L1
、第二電感L2電流i
L2
、母線電流i
bus
與第三電感L3電流i
L3
采樣電路圖。
[0017]圖6為本技術實施例的變換器單片機處理器電路圖。
[0018]圖7為本技術實施例的變換器控制方式圖，其中圖7(a)為主電路控制方式圖，圖7(b)為有源濾波器控制方式圖。
[0019]圖8為本技術實施例的變換器驅動電路圖，其中圖8(a)為第一驅動電路圖，圖8(b)為第二驅動電路圖。
[0020]圖9為本技術實施例的變換器工頻周期關鍵波形圖。
[0021]圖10為本技術實施例的變換器中有源濾波器開關周期狀態圖，其中圖10(a)為電感L3電流i
L3
線性增加且大于零時狀態圖，圖10(b)為電感L3電流i
L3
線性減小且大于零時狀態圖，圖10(c)為電感L3電流i
L3
線性增加且小于零時狀態圖，圖10(d)為電感L3電流i
L3
線性減小且小于零時狀態圖。
[0022]圖11為本技術實施例的變換器中有源濾波器開關周期關鍵波形圖。
[0023]圖12為本技術實施例的變換器電路仿真工頻周期關鍵波形圖。
[0024]圖13為本技術實施例的變換器電路仿真中有源濾波器開關周期關鍵波形圖，其中圖13(a)為電感L3電流i
L3
大于零時波形圖，圖13(b)為電感L3電流i
L3
小于零時波形圖。
具體實施方式
[0025]下面結合附圖及實施例對本技術做進一步說明。
[0026]本實施例提供了如圖2所示，本實施例提供一種抑制功率紋波的無電解電容高效率變換器，包括變換器主電路和變換器控制電路，所述變換器控制電路與所述變換器主電路連接，用以控制變換器主電路趨于穩定；如圖3所示，所述變換器主電路包括整流橋和交錯并聯Boost PFC變換器；本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種抑制功率紋波的無電解電容高效率變換器，其特征在于：包括變換器主電路和變換器控制電路，所述變換器控制電路與所述變換器主電路連接，用以控制變換器主電路趨于穩定；所述變換器主電路包括整流橋和交錯并聯Boost PFC變換器；所述整流橋與所述交錯并聯Boost PFC變換器并聯；所述整流橋的輸入端與外部交流電壓連接；所述交錯并聯Boost PFC變換器包括第一電感L1、第二電感L2、第一開關管S1、第二開關管S2、第一二極管D1、第二二極管D2、母線電容C
bus
、有源濾波器和負載；所述第一電感L1的一端與第二電感L2的一端連接，并同時接入所述整流橋的正向輸出端；所述第一電感L1的另一端分別與所述第一開關管S1的漏極和所述第一二極管D1的陽極連接；所述第二電感L2的另一端分別與所述第二開關管S2的漏極和所述第二二極管D2的陽極連接；所述第一二極管D1的陰極與所述第二二極管D2的陰極連接并同時與所述母線電容C
bus
的一端連接；所述第一開關管S1的源極與所述第二開關管S2的源極均與所述整流橋的負向輸出端連接，并同時與所述母線電容C
bus
的另一端連接；所述母線電容C
bus
與所述負載均并聯在母線上；所述有源濾波器與所述母線電容C
bus
并聯，同時也并聯在母線上，用以處理直流側二次脈動功率來降低母線電壓紋波。2.根據權利要求1所述的一種抑制功率紋波的無電解電容高效率變換器，其特征在于：所述整流橋包括第三二極管D3、第四二極管D4、第五二極管D5和第六二極管D6；所述第三二極管D3的陽極與所述第五二極管D5的陰極連接，并作為所述整流橋的正向輸入端與外部交流輸入電壓的正極連接；所述第四二極管D4的陽極與所述第六二極管D6陰極連接，并作為所述整流橋的負向輸入端與外部交流輸入電壓的負極連接；所述第三二極管D3的陰極與所述第四二極管D4的陰極連接，并作為所述整流橋的正向輸出端；所述第五二極管D5的陽極與所述第六二極管D6的陽極連接，并作為所述整流橋的負向輸出端。3.根據權利要求1所述的一種抑制功率紋波的無電解電容高效率變換器，其特征在于：所述有源濾波器包括第一濾波電容C1、第二濾波電容C2、第三開光管S3、第四開關管S4和第三電感L3；所述第一濾波電容C1的一端與母線的正極連接；所述第一濾波電容C1的另一端與所述第三開關管S3的漏極連接，所述第三開關管S3的源極分別與所述第三電感L3的一端和所述第四開關管S4的漏極連接，用以通過所述第一濾波電容C1承...

【專利技術屬性】
技術研發人員：蔡東林，林仁杰，傅晉民，陳招治，李龍斌，黃輝雄，鄭明星，柯清波，陳永往，許共龍，孫軒，
申請(專利權)人：國網福建省電力有限公司晉江市供電公司，
類型：新型
國別省市：