CN102832828A - 磁组合式三相输入ac/dc全桥高频变换器 - Google Patents

磁组合式三相输入ac/dc全桥高频变换器 Download PDF

Info

Publication number
CN102832828A
CN102832828A CN2012103106973A CN201210310697A CN102832828A CN 102832828 A CN102832828 A CN 102832828A CN 2012103106973 A CN2012103106973 A CN 2012103106973A CN 201210310697 A CN201210310697 A CN 201210310697A CN 102832828 A CN102832828 A CN 102832828A
Authority
CN
China
Prior art keywords
phase
circuit
full
input
high frequency
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN2012103106973A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102832828B (zh
Inventor
李春杰
黄文新
李朋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nanjing University of Aeronautics and Astronautics
Original Assignee
Nanjing University of Aeronautics and Astronautics
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nanjing University of Aeronautics and Astronautics filed Critical Nanjing University of Aeronautics and Astronautics
Priority to CN201210310697.3A priority Critical patent/CN102832828B/zh
Publication of CN102832828A publication Critical patent/CN102832828A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102832828B publication Critical patent/CN102832828B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Dc-Dc Converters (AREA)
  • Rectifiers (AREA)

Abstract

本发明公开一种磁组合式三相输入AC/DC全桥高频变换器，包括三个完全相同的单相输入AC/DC全桥高频功率模块、一个三相组合式高频变压器和一个高频整流滤波电路，其中，所述三个单相输入AC/DC全桥高频功率模块采用星型接法并由相同的开关信号进行同步控制，该功率模块包括依次连接的LC滤波电路、整流电路、滤波电容和逆变桥电路，所述LC滤波电路的输出端经由整流电路和滤波电容连接逆变桥电路的输入端；所述逆变桥电路的输出端经由三相组合式高频变压器连接高频整流滤波电路的输入端。此种变换器具有高可靠性、高功率因数、高功率密度和高效率的优点。

Description

磁组合式三相输入AC/DC全桥高频变换器
技术领域
本发明涉及一种具有高可靠性、高功率因数和高功率密度的新型磁组合式三相输入AC/DC全桥高频变换器。
背景技术
电力电子技术的发展带动了电源变换技术的发展，各种电子、电器设备领域以及程控交换机、通讯、电子检测设备电源、控制设备电源、军事装备，交通设施，工业设备等领域都已广泛使用了开关电源，取得了显著的经济效益和社会效益。
随着信息产业的发展、传统工业的改造，以及人们对节约能源和保护环境给予越来越多的重视，探索具有高可靠性、高功率因数和高功率密度的新型开关电源技术具有重要意义。
在充电站、服务器电源等变换功率较大的AC/DC场合，当功率大于3.7kW，通常采用三相交流输入，目前三相AC-DC方案通常为AC-DC整流后再加DC-DC变换为所需电压，在功率因素要求较高的场合采用不控整流AC-DC因谐波电流大已不再适用，通常采用三相有源功率因素校正电路（PWM整流）作为输入级。AC-DC整流输入电路中通常含有电解电容器，对开关电源可靠性分析可知，电解电容的使用寿命和主要元器件的电压应力影响开关电源的可靠性。电解电容的寿命主要与电容内部温升即电容的有功损耗有关，其中影响最直接的是电容的充放电深度、充放电工作频率和外施电压，因此若不用电解电容，可提高开关电源的可靠性。此外，对于二极管不控整流电路，减小其输入滤波电容的容值可提高输入电流波形正弦度，从而提高功率因数。
传统的AC-DC电源电路拓扑分为单相输入和三相输入，分别如图1和图2所示，图1所示的单相输入电路拓扑，主要元器件的电压应力较小，整流滤波电容容值较大，图2所示的三相输入电路拓扑整流滤波电路也需要较大的滤波电容值，且滤波电容的工作频率和电压均较高，主要元器件的电压应力较大，这两个电路均应用大容量的电解电容做滤波电容，工作寿命较短，即降低了电源的可靠性。在功率因数要求较高的场合，一般需要体积重量较大的无源LC滤波电路，或采用有源PFC电路，因此降低了电源的功率密度与效率。
发明内容
本发明的目的，在于提供一种磁组合式三相输入AC/DC全桥高频变换器，其具有高可靠性、高功率因数、高功率密度和高效率的优点。
为了达成上述目的，本发明的解决方案是：
一种磁组合式三相输入AC/DC全桥高频变换器，包括三个完全相同的单相输入AC/DC全桥高频功率模块、一个三相组合式高频变压器和一个高频整流滤波电路，其中，所述三个单相输入AC/DC全桥高频功率模块采用星型接法并由相同的开关信号进行同步控制，该功率模块包括依次连接的LC滤波电路、整流电路、滤波电容和逆变桥电路，三个LC滤波电路中的电容输入端都与三相电网的中线相连，而电感输入端分别与三相电网的三相相连，所述LC滤波电路的输出端连接整流电路的输入端，而整流电路的输出端并联滤波电容后连接逆变桥电路的输入端；所述逆变桥电路的输出端经由三相组合式高频变压器连接高频整流滤波电路的输入端；所述三相组合式高频变压器的三路原边绕组分别连接三个单相输入AC/DC全桥高频功率模块，而副边绕组与高频整流滤波电路相连；所述三相组合式高频变压器的三路原边绕组分别绕制在相互独立的三组磁芯上，共用一路副边绕组，绕制方法是同时匝链三组磁芯，输出电压由一个输出绕组匝链三相组合式高频变压器的三个磁芯磁通感应输出。
上述单相输入AC/DC全桥高频功率模块中的滤波电容采用数微法的非电解薄膜电容。
上述逆变桥电路由四个功率开关管两两一组串联后再并联而成，所述功率开关管是MOSFET或IGBT。
采用上述方案后，本发明在保证开关电源输出电源品质的条件下，利用三相电路整体功率平衡的原理，降低每个单相整流电路的滤波电容值，提高输入电流波形正弦度，实现自然PFC效果，这样尽管每个单相的传递功率是波动的，但三相叠加的功率仍是平衡的，三相功率的叠加采用一种磁路组合的三相高频变压器实现，由一套输出绕组输出平衡稳定直流电压。
附图说明
图1是现有单相输入AC/DC全桥高频变换器拓扑图；
图2是现有三相输入AC/DC全桥高频变换器拓扑图；
图3是本发明的电路拓扑图；
图4是本发明的结构框图；
图5是本发明中三相组合式高频变压器的结构示意图。
具体实施方式
以下将结合附图，对本发明的技术方案进行详细说明。
如图4所示，本发明提供一种磁组合式三相输入AC/DC全桥高频变换器，包括三个完全相同的单相输入AC/DC全桥高频功率模块、一个三相组合式高频变压器和一个高频整流滤波电路，下面分别介绍。
所述三个单相输入AC/DC全桥高频功率模块均为单级结构电路，由相同的开关信号进行同步控制，其主电路包括依次连接的LC滤波电路、整流电路、滤波电容和逆变桥电路，该三个单相输入AC/DC全桥高频功率模块采用星型接法后再与三相电网连接，具体来说，配合图4所示，三个LC滤波电路中的电容输入端(1-2)、（2-2）和（3-2）都与三相电网的中线相连，而电感输入端（1-1）、（2-1）和（3-1）分别与三相电网的A、B、C三相相连，所述LC滤波电路的输出端连接整流电路的输入端，而整流电路的正负输出端并联滤波电容后连接逆变桥电路的输入端；滤波电容C1、C2、C3采用非电解薄膜电容，薄膜电容的容量很小，一般为数微法，如4.7uF，很小的滤波电容使得各全桥逆变电路直流母线电压脉动变化大，允许整流电压波动，接近二极管整流获得的“馒头波”，三相输入电流接近正弦波，功率因数高，可不需要PFC电路，提高可靠性，降低成本，提高效率；逆变桥电路由四个功率开关管组成，开关管可以采用MOSFET或者IGBT，可采用移相全桥软开关控制方式减小开关损耗，逆变桥电路的输出端（1-3）、（1-4）、（2-3）、（2-4）、（3-3）和（3-4）与三相组合式高频变压器的输入端相连。
如图5所示，三相组合式高频变压器的三路原边绕组（以斜方格阴影标出）分别绕制在相互独立的三组EE磁芯（以斜线阴影标出）上，每个磁芯中磁通脉动大小决定于各相的波动的整流输入电压，共用一路副边绕组（以方格阴影标出），绕制方法是同时匝链三组磁芯；输出电压由一个输出绕组匝链三相组合式高频变压器的三个磁芯磁通感应输出，输出绕组利用三个磁芯中的磁通变化同步、三个高频磁芯的磁通叠加后峰谷相抵、输出绕组匝链的总磁通脉动每个开关周期基本一致的特点，达到减小输出电压脉动的目的，剩余电压脉动由控制电路微调占空比消除。
所述三相组合式高频变压器的输出端经由高频整流滤波电路输出直流信号，且在高频整流滤波电路的输出端还并联有电容C。
综上，本发明所提供的拓扑为单级结构，不需要PFC电路，开关元器件的电压应力低，因此该变换器具有高效率、高可靠性、高功率因数和高功率密度的特点。图3所示为本发明的一种具体电路结构，该拓扑克服图1和图2两个拓扑的缺点，不用滤波电解电容，保留其拓扑成熟简单的优点，具有较高的可靠性、自然的高功率因数、高功率密度和高效率的优点。
以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。

Claims (3)

1.一种磁组合式三相输入AC/DC全桥高频变换器，其特征在于：包括三个完全相同的单相输入AC/DC全桥高频功率模块、一个三相组合式高频变压器和一个高频整流滤波电路，其中，所述三个单相输入AC/DC全桥高频功率模块采用星型接法并由相同的开关信号进行同步控制，该功率模块包括依次连接的LC滤波电路、整流电路、滤波电容和逆变桥电路，三个LC滤波电路中的电容输入端都与三相电网的中线相连，而电感输入端分别与三相电网的三相相连，所述LC滤波电路的输出端连接整流电路的输入端，而整流电路的输出端并联滤波电容后连接逆变桥电路的输入端；所述逆变桥电路的输出端经由三相组合式高频变压器连接高频整流滤波电路的输入端；所述三相组合式高频变压器的三路原边绕组分别连接三个单相输入AC/DC全桥高频功率模块，而副边绕组与高频整流滤波电路相连；所述三相组合式高频变压器的三路原边绕组分别绕制在相互独立的三组磁芯上，共用一路副边绕组，绕制方法是同时匝链三组磁芯，输出电压由一个输出绕组匝链三相组合式高频变压器的三个磁芯磁通感应输出。
2.如权利要求1所述的磁组合式三相输入AC/DC全桥高频变换器，其特征在于：所述单相输入AC/DC全桥高频功率模块中的滤波电容采用数微法的非电解薄膜电容。
3.如权利要求1所述的磁组合式三相输入AC/DC全桥高频变换器，其特征在于：所述逆变桥电路由四个功率开关管两两一组串联后再并联而成，所述功率开关管是MOSFET或IGBT。
CN201210310697.3A 2012-08-28 2012-08-28 磁组合式三相输入ac/dc全桥高频变换器 Active CN102832828B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201210310697.3A CN102832828B (zh) 2012-08-28 2012-08-28 磁组合式三相输入ac/dc全桥高频变换器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201210310697.3A CN102832828B (zh) 2012-08-28 2012-08-28 磁组合式三相输入ac/dc全桥高频变换器

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102832828A true CN102832828A (zh) 2012-12-19
CN102832828B CN102832828B (zh) 2015-04-15

Family

ID=47335831

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201210310697.3A Active CN102832828B (zh) 2012-08-28 2012-08-28 磁组合式三相输入ac/dc全桥高频变换器

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102832828B (zh)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106026685A (zh) * 2016-05-23 2016-10-12 清华大学 一种直流母线电容低波动的三相电力电子变压器拓扑结构
CN106329947A (zh) * 2016-08-30 2017-01-11 浙江菲达环保科技股份有限公司 高频高压电源
CN106787859A (zh) * 2016-12-29 2017-05-31 哈尔滨工业大学 基于全桥结构的组合式三相单级apfc变换器及其控制装置
CN107968576A (zh) * 2017-12-27 2018-04-27 国网宁夏电力有限公司检修公司 一种相控大电流源发生器装置
CN109818517A (zh) * 2018-10-24 2019-05-28 天津市英格环保科技有限公司 一种等离子净化系统的高压高频电源
CN115171456A (zh) * 2022-06-29 2022-10-11 国网宁夏电力有限公司培训中心 一种用于特种作业电工的核相实训装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3697717A (en) * 1971-11-19 1972-10-10 Gen Electric Induction cooking appliance with multicylinder power circuits
CN100513040C (zh) * 2004-07-13 2009-07-15 林肯环球公司 用于电弧焊接的电源以及提供调节的焊接输出的方法
CN202178709U (zh) * 2011-07-29 2012-03-28 北京工业大学 大功率电压宽范围连续可调恒稳发射装置
CN102447404A (zh) * 2011-11-22 2012-05-09 南京航空航天大学 一种三相ac-dc全桥高频变换器

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3697717A (en) * 1971-11-19 1972-10-10 Gen Electric Induction cooking appliance with multicylinder power circuits
CN100513040C (zh) * 2004-07-13 2009-07-15 林肯环球公司 用于电弧焊接的电源以及提供调节的焊接输出的方法
CN202178709U (zh) * 2011-07-29 2012-03-28 北京工业大学 大功率电压宽范围连续可调恒稳发射装置
CN102447404A (zh) * 2011-11-22 2012-05-09 南京航空航天大学 一种三相ac-dc全桥高频变换器

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106026685A (zh) * 2016-05-23 2016-10-12 清华大学 一种直流母线电容低波动的三相电力电子变压器拓扑结构
CN106329947A (zh) * 2016-08-30 2017-01-11 浙江菲达环保科技股份有限公司 高频高压电源
CN106787859A (zh) * 2016-12-29 2017-05-31 哈尔滨工业大学 基于全桥结构的组合式三相单级apfc变换器及其控制装置
CN107968576A (zh) * 2017-12-27 2018-04-27 国网宁夏电力有限公司检修公司 一种相控大电流源发生器装置
CN109818517A (zh) * 2018-10-24 2019-05-28 天津市英格环保科技有限公司 一种等离子净化系统的高压高频电源
CN115171456A (zh) * 2022-06-29 2022-10-11 国网宁夏电力有限公司培训中心 一种用于特种作业电工的核相实训装置
CN115171456B (zh) * 2022-06-29 2024-06-07 国网宁夏电力有限公司培训中心 一种用于特种作业电工的核相实训装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN102832828B (zh) 2015-04-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Tang et al. Hybrid switched-inductor converters for high step-up conversion
Jauch et al. Single-phase single-stage bidirectional isolated ZVS AC-DC converter with PFC
CN102624258B (zh) 一种非隔离对称型自耦式18脉波整流电源系统
EP3337024B1 (en) Bidirectional resonant conversion circuit and converter
CN1808832B (zh) 一种适用于中大功率不间断电源的电路装置
CN102832828B (zh) 磁组合式三相输入ac/dc全桥高频变换器
CN101944843B (zh) 多脉波整流系统的直流侧回收式谐波抑制系统及方法
CN103227575A (zh) 三相软切换pfc整流器
CN102447404A (zh) 一种三相ac-dc全桥高频变换器
CN109951084B (zh) 一种大功率高变比谐振式直流电源及其工作方法
CN103762873B (zh) 基于Boost变换器的高频隔离式三电平逆变器
CN102291014A (zh) 交流斩波-全桥整流的ac-dc变换器
CN104638940A (zh) 基于级联模块化多电平的电力电子变压器
JP2012143104A (ja) 電力変換システム
CN102291019A (zh) 全桥整流-直流推挽逆变的ac-dc变换器
CN104242345A (zh) 一种大功率直驱风电变流器电路拓扑结构及其应用
CN103607108A (zh) 全桥单级功率因数校正器变压器原边多级无源箝位电路
CN103280984A (zh) 基于单级功率变换模块的级联式变流器
CN201259535Y (zh) 一种大电流互感器校验用直流电源
CN112953253A (zh) 一种单向交流电力电子变压器拓扑及其功率均衡控制方法
Amirabadi et al. Partial resonant AC link converter: A highly reliable variable frequency drive
CN105305853A (zh) 采用有源功率因数校正技术的多脉波整流器及其设计方法
CN205490225U (zh) 一种高频斩波隔离型双向ac/dc电路
CN204392098U (zh) 一种单相电力电子变压器及其应用系统
Patil et al. Review and Comparison of MV grid-connected Extreme Fast Charging Converters for Electric Vehicles

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C53 Correction of patent of invention or patent application
CB03 Change of inventor or designer information

Inventor after: Li Chunjie

Inventor after: Huang Wenxin

Inventor after: Li Peng

Inventor after: Dai Yangyang

Inventor before: Li Chunjie

Inventor before: Huang Wenxin

Inventor before: Li Peng

COR Change of bibliographic data

Free format text: CORRECT: INVENTOR; FROM:

C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant