CN102983757A

CN102983757A - 一种无开关器件的升压电路

Info

Publication number: CN102983757A
Application number: CN2012105046638A
Authority: CN
Inventors: 秦军
Original assignee: JIANGSU JIAYU NEW POWER TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: JIANGSU JIAYU NEW POWER TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2012-12-03
Filing date: 2012-12-03
Publication date: 2013-03-20

Abstract

本发明公开一种用于电气设备的无开关器件的升压电路，包括由6只整流二极管D1~D6按桥式全波整流电路的形式连接成的三相二极管整流全桥，其特征是：三相输入和三相二极管整流全桥的输入端之间分别串联三个相同的升压电感L1、L2、L3，三相二极管整流全桥输入端之间分别并联三个相同的升压电容C1、C2、C3；不使用开关器件，在三相整流回路上，通过设置合适参数的LC器件，即可实现低电压输入高电压输出的目的，提高使用寿命和可靠性。

Description

一种无开关器件的升压电路

技术领域

本发明涉及一种用于电气设备的升压电路。

背景技术

有很多电气设备需要在较高的直流电源功率下运行，而此时交流电源无法通过简单的整流滤波实现。常规的升压电路，必须要有开关电路或开关器件，否则无法实现升压。常规的升压电路，是一种开关直流升压电路，将电源提供的较低的电压，提升到需要的电压值，输出电压比输入电压高。常规的升压电路有三种结构形式：第一种是由高频振荡产出低压高频电流，经过升压变压器升到预定电压值后进行整流获得高压直流电，电路前后级隔离，可以达到极高的输出电压，相对安全性较好，但是电路复杂，器件数量多，高频开关会导致电磁兼容性恶化，可靠性不足。

第二种是低压电流正极经过一个电感，在电感后有一个隔离二极管，在电感与二极管之间对负极连接一个并联开关，利用开关高速通断，使得电感储能、释放、电压叠加的原理实现升压；该升压电路结构简单，同时在单相电源供电时具有功率因素校正功能。但是工作时存在开关器件对负极瞬间短路的问题，一旦短路时间超过设计值就会引发短路烧毁器件事故。

第三类是倍压整流，利用二极管、电容组成倍压整流电路实现升压，采用了高耐压电容、高耐压二极管，体积大、成本高，一般只应用在小功率微功率电路。

第一第二类电路必须要用到开关器件，这就带来了额外的损耗和成本增加，也因为开关器件的存在，使得寿命大大降低。而且，在常态工作时需要开关器件出现巨大瞬间的电流应力，升压后的电压值全部叠加在开关器件上，电压应力同样很大，从而使器件成本上升、输出电压很难大幅度提高。

发明内容

本发明的目的是为克服现有升压电路由于采用了开关器件所出现的一系列问题，提出一种无开关器件的升压电路，可以简化电路结构，减少器件数量，提高使用寿命和可靠性。

本发明采用的技术方案是：包括由6只整流二极管D1~D6按桥式全波整流电路的形式连接成的三相二极管整流全桥，其特征是：三相输入和三相二极管整流全桥的输入端之间分别串联三个相同的升压电感L1、L2、L3，三相二极管整流全桥输入端之间分别并联三个相同的升压电容C1、C2、C3。

本发明的优点是：

1、本发明不使用开关器件，在三相整流回路上，通过设置合适参数的LC器件，即可实现低电压输入高电压输出的目的。

2、本发明除了电感器件、直流电阻、铁芯磁损的损耗外，没有其它损耗，效率接近100%。

3、本发明的相关功率因数、谐波电流、谐波电压等EMI、EMC数据符合IEC等国际标准。

附图说明

图1是本发明一种无开关器件的升压电路的结构连接图。

具体实施方式

如图1，本发明包括由6只整流二极管D1~D6按桥式全波整流电路的形式连接成的三相二极管整流全桥，三相二极管整流全桥输出端正极和负载R正极之间连接直流滤波电感L4，负载R负极连接三相二极管整流全桥输出端负极，在负载R两端并联直流滤波电容C4。直流滤波电感L4的具体参数对谐波电流产生很大影响，对升压效果产生极微小可忽略的影响，直流滤波电容C4可采用常规滤波计算方法即可。

在三相输入和三相二极管整流全桥的输入端之间分别串联三个相同的升压电感L1、L2、L3，在三相二极管整流全桥输入端之间分别并联三个相同的升压电容C1、C2、C3，

由升压电感L1、L2、L3和升压电容C1、C2、C3形成升压兼功率因素校正功能。

本发明中的升压电感L1、L2、L3和升压电容C1、C2、C3的参数直接影响升压。负载R大小影响功率，对输出电压也有影响。以下通过表1至表4加以说明：

在表1中，设定L1=L2=L3，C1=C2=C3，L4=10mH、C4=2mF，数据精确到2%，

设定相-零电压为110V，相-相电压为190V，三相相差为120o，频率为60Hz。可计算出三相整流后电压应为：相-相电压190V×√3≈268V。

表1

序号

L

C

R

R电压

R电流

R功率

PF

谐波电流

1

10mH

50uF

20Ω

313V

15.6A

4.9KW

0.97

4%

2

10mH

80uF

20Ω

357V

17.8A

6.37KW

0.944

2%

3

15mH

50uF

20Ω

318V

15.9A

5KW

0.999

2.7%

在表2中，设定L1=L2=L3，C1=C2=C3，L4=10mH、C4=2mF，数据精确到2%，

设定相-零电压110V，相-相电压190V，三相相差120o，频率50Hz。可计算出三相整流后电压为：相-相电压190V×√3≈268V。

表2

序号

L

C

R

R电压

R电流

R功率

PF

谐波电流

1

10mH

50uF

20Ω

297V

15.6A

4.4KW

0.95

6.6%

2

10mH

80uF

20Ω

324V

16.2A

5.25KW

0.923

3.2%

3

15mH

50uF

20Ω

308V

15.44A

4.76KW

0.995

3.9%

在表3中，设定L1=L2=L3，C1=C2=C3，L4=10mH、C4=2mF，数据精确到2%，

设定相-零电压220V，相-相电压380V，三相相差120o，频率50Hz。可计算出三相整流后电压为：相-相电压380V×√2≈537V。

表3

序号

L

C

R

R电压

R电流

R功率

PF

谐波电流

1

10mH

50uF

20Ω

596V

29.8A

17.8KW

0.953

6.6%

2

10mH

80uF

20Ω

650V

32.5A

21KW

0.923

3.2%

3

15mH

50uF

20Ω

619V

31A

19KW

0.995

3.9%

在表4中，设定L1=L2=L3，C1=C2=C3，L4可变、C4=2mF，数据精确到2%，

表4

序号

L

C

R

L4

R电压

R电流

R功率

PF

谐波电流

1

40mH

40uF

50Ω

5mH

731V

14.6A

10.7KW

0.998

5%

2

40mH

40uF

50Ω

10mH

750V

15A

11.3KW

0.996

1.7%

3

40mH

40uF

50Ω

20mH

765V

15.3A

11.7KW

0.995

1.3%

4

30mH

30uF

50Ω

20mH

660V

13.2A

8.7KW

0.96

3%

5

30mH

30uF

50Ω

10mH

646V

12.9A

9.6KW

0.94

4.6%

6

30mH

30uF

50Ω

5mH

693V

15A

11.3KW

0.996

6.6%

7

30mH

120uF

80Ω

4mH

2400V

30A

72KW

0.94

0.5%

由以上表1至表4可知，本发明只需要合理搭配升压电感L1、L2、L3和升压电容C1、C2、C3的数值，就可以任意控制升压幅度；合理选择直流滤波电感L4，就可控制电流谐波，设计良好的参数可以实现接近1.000的功率因素，可以获得低于5%的电流谐波失真，同时可以获得需要的电压倍数。

Claims

1.一种无开关器件的升压电路，包括由6只整流二极管D1~D6按桥式全波整流电路的形式连接成的三相二极管整流全桥，其特征是：三相输入和三相二极管整流全桥的输入端之间分别串联三个相同的升压电感L1、L2、L3，三相二极管整流全桥输入端之间分别并联三个相同的升压电容C1、C2、C3。

2.根据权利要求1所述的一种无开关器件的升压电路，其特征是：三相二极管整流全桥输出端正极和负载R正极之间连接直流滤波电感L4，负载R负极连接三相二极管整流全桥输出端负极，负载R两端并联直流滤波电容C4。