CN104300800A - 一种移相电源 - Google Patents

一种移相电源 Download PDF

Info

Publication number
CN104300800A
CN104300800A CN201410244566.9A CN201410244566A CN104300800A CN 104300800 A CN104300800 A CN 104300800A CN 201410244566 A CN201410244566 A CN 201410244566A CN 104300800 A CN104300800 A CN 104300800A
Authority
CN
China
Prior art keywords
output
input
filter circuit
voltage
line
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.)
Pending
Application number
CN201410244566.9A
Other languages
English (en)
Inventor
董振隆
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.)
Shanxi Hengtai Jiahua Technology Co Ltd
Original Assignee
Individual
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 Individual filed Critical Individual
Priority to CN201410244566.9A priority Critical patent/CN104300800A/zh
Publication of CN104300800A publication Critical patent/CN104300800A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M5/00—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases
    • H02M5/40—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc
    • H02M5/42—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters
    • H02M5/44—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate dc into ac
    • H02M5/453—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate dc into ac using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M5/458—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate dc into ac using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/42—Circuits or arrangements for compensating for or adjusting power factor in converters or inverters
    • H02M1/4208—Arrangements for improving power factor of AC input
    • H02M1/4225—Arrangements for improving power factor of AC input using a non-isolated boost converter
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0067—Converter structures employing plural converter units, other than for parallel operation of the units on a single load
    • H02M1/007—Plural converter units in cascade
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B70/00—Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
    • Y02B70/10—Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P80/00—Climate change mitigation technologies for sector-wide applications
    • Y02P80/10—Efficient use of energy, e.g. using compressed air or pressurized fluid as energy carrier

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Rectifiers (AREA)

Abstract

本发明公开了一种移相电源，属三端口拓扑结构，交流输入与输出共N[NEUTRAL]线，输出电压正弦波与输入电压正弦波同频率，通过调整两者的相位差，来调整输入功率因数。它包括输入滤波电路1、多级升压整流滤波电路2、输出变换级3、控制电路4。输入滤波电路1将来自市电的交流输入电压进行滤波后传给多级升压整流滤波电路2，经多级升压整流滤波电路2，便得到被多级升压的直流电压，此直流电压而后再与输入的正弦波叠加，经输出变换级3的SPWM变换成正弦波输出。所述一种移相电源，无隔离功率变压器、无市电输入电流死区、无功率因数校正级；有根据负载特性来调整输出电压与输入电压之间相位差的功能，故名为移相电源。

Description

一种移相电源
技术领域
本发明涉及电源技术领域，具体地说是一种移相电源，它具有三端口结构，其交流输出与交流输入共N[NEUTRAL]线。
背景技术
能效、环保，低成本一直是电源领域的三个技术焦点。我国3C及相关国际规范都规定，绝大多数用电设备的输入功率因数不得小于0.9。为此，现在市场上流行的电源，有的在电源的输入端加有源功率因数校正，如高频在线式双变换UPS电源，有的在电源输入端加移相变压器，如12脉冲式UPS电源。这些无疑都加大了电源自身的能耗、成本、体积、重量。
发明内容
本发明是利用一种新型的拓扑电路，将来自市电的输入电流无死区地经所述一种移相电源，供给负载，通过移动输出电压和输入电压之间的相位差，来调整输入功率因数，故称其为一种移相电源。而且只有输出级一级高频变换。
其特点是：无功率隔离变压器，无输入功率因数校正级，无输入电流死区；有调整输出电压与输入电压之间相位差的功能，借以调整输入功率因数，使其接近希望值。这为节能、环保、低成本、小型化提供了必要条件。
本发明采用如下技术方案解决上述技术问题：
本发明采用三端口结构，交流输入与输出共N[NEUTRAL]线，且输入正弦波电压与输出正弦波电压同频率，通过调整两者的相位差，来调整输入功率因数。
市电输入经输入滤波电路1加到多级升压整流滤波电路2的输入端，根据需要，可以将多级升压整流滤波电路2，设计成一次升压滤波、二次升压滤波或三次升压滤波电路，经升压整流滤波便得到经多次叠加的直流电压。相对于输出变换级3的输出N线，来自输入滤波电路1的H1正弦波电压便叠加在这个直流电压上，被加到输出变换级3的Q1的1端、Q2的3端。于是，输出变换级3便得到一个被叠加一定量直流的正弦波电压，其好处一是，随时可以从市电输入端抽取电流，而无输入电流死区，这为通过上述移相方法，借以调整输入功率因数，提供了可能。其好处二是，有足够的电压幅值供输出变换级3，借以保证输出所需的稳定幅值的正弦波电压。
以下结合附图加以说明。
附图说明
图1为本发明一种移相电源框图；
图2为本发明用于UPS电源的一种实施例框图；
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1为输入滤波电路，2为多级升压整流滤波电路，3为输出变换级，4为控制电路，5为UPS电源的蓄电池系统框图。H1、H2为市电输入经输入滤波电路1输出H[HOT]线上的节点，N1、N2为输入滤波电路1输出N[NEUTRAL]线上的节点，2-1、2-2、2-3，为多级升压整流滤波电路2的各级电路，A、B、C、D、E、F、A’、B’、C’、D’、E’、F’、I、J、K分别为多级升压整流滤波电路2的不同节点。3-1为输出变换级3的输出滤波电路，H、N分别为市电输入的H[HOT]线和N[NEUTRAL]线，H′为输出变换级3的输出HOT线，T1、T2为电流测试点。Q1、Q2、Q3、Q4为MOSFET或IGBT等可控高频开关器件.
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
如图1所示，本发明一种移相电源框图：
它包括输入滤波电路1、多级升压整流滤波电路2、输出变换级3、控制电路4。输出变换级3的交流输出与电源的交流输入共N[NEUTRAL]线，控制电路4控制输出变换级3的输出电压相位移动量，将图1移相电源的输入功率因数尽可能调到所需值。多级升压整流滤波电路2，接于电源的输入滤波电路1和输出变换级3之间，根据实际需要，设计多级升压整流滤波级数。需一级升时，将A、B、C连成一个节点，无2-2，2-3，需二级升压时，将A、B、C分别与A′、B′、C′相连，D、E、F连成一个节点，无2-3，需三级升压时，将A、B、C、D、E、F分别与A′、B′、C′、D′、E′、F′相连，I、J、K连成一个节点。
多级升压整流滤波电路2，将市电输入电压经整流滤波电路多级升压的直流电压，相对于输出变换级3的输出N线，来自市电的H1正弦波电压便叠加在这个直流电压上，被加到输出变换级3的Q1的1端、Q2的3端。于是，输出变换级3便得到一个被叠加一定量直流的正弦波电压，其好处一是，随时可以从市电输入端吸取电流，而无输入电流死区，为通过移相的方法，来调整在各种负载条件下，其输入功率因数都接近希望值成为可能。其好处二是，有足够的电压幅值供输出变换级3，借以保证输出所需的稳定正弦波电压。
输出变换级3的输出滤波电路3-1的滤波电感是由同一磁芯中间抽头的Lo、Lo’组成，从中间抽头处分为两个并联支路，并联于中间抽头与N线之间，用于完成部分能量交换。
图2为本发明用于UPS电源的一种实施例框图；
图2中，市电输入经过输入滤波电路1滤波后被二极管D1、D2、滤波电容C1、C2整流滤波，得到的直流电压约为市电的半波幅值电压，当正半周时，高频开关管Q1的1端电压，相对于输出的N线电压，为电容C1上的半波幅值的直流电压叠加市电输入的半波正弦电压。所得到的两倍的峰值电压，在控制电路4的控制下，高频开关管Q1，以SPWM形式，经输出滤波电路，便得到所需幅值的正弦波电压。由于输出变换级3的输出电压是相对于N线的，所以市电的正半波电压经电容C1，高频开关管Q1，可以无死区地随时都可以从市电汲取脉冲电流供给负载。当负半周时，市电的负半波电压经电容C2，高频开关管Q2，可以无死区地随时都可以从市电汲取脉冲电流供给负载。
当市电正常时，蓄电池系统5为蓄电池充电。当市电异常时，蓄电池系统5提供足够的直流电压，经输出变换级3变换成稳定的正弦波电压，不间断地为负载供电。

Claims (10)

1.一种移相电源，其特征在于：
市电输入后依次经过输入滤波电路1进行滤波、多级升压整流滤波电路2升压整流，最后经输出变换级3变换后输出。
2.根据权利要求1所述的一种移相电源，其特征还在于：
是三端口结构，交流输入与输出共N[NEUTRAL]线，输出正弦波电压与输入正弦波电压同频率，通过调整两者的相位差，来调整所述一种移相电源的输入功率因数。
3.根据权利要求1所述的一种移相电源，其特征还在于：
控制电路4的输入分别来自市电[HOT]线、N[NEUTRAL]线，输出变换级3的输出H′[HOT]线，以及多级升压整流滤波电路2的两条输出线V+、V-，控制电路4的输出线分别接于输出变换级3的Q1、Q2、Q3、Q4的控制输入端2，Q3、Q4是互为反向串联连接的，Q1、Q2、Q3、Q4为MOSFET或IGBT等可控高频开关器件。
4.根据权利要求1所述的一种移相电源，其特征还在于：
市电输入经输入滤波电路1进行滤波后的H线与H1点、H2点、电容C1的负极、C2的正极，及可选元件Co’的一端相连，Co’的另一端接于输出变换级3的输出H′点，市电输入经输入滤波电路1进行滤波后的N线与N1、N2点相连。
5.根据权利要求1所述的多级升压整流滤波电路2，其特征在于：
根据实际需要，设计升压整流滤波级数。需一级升压时，将A、B、C连成一个节点，无2-2，2-3，需二级升压时，将A、B、C分别与A′、B′、C′相连，D、E、F相连，无2-3，需三级升压时，将A、B、C、D、E、F分另与A′、B′、C′、D′、E′、F′相连，I、J、K连成一个节点。
6.根据权利要求1所述的输出变换级3，其特征还在于：
输出变换级3是由高频开关Q1、Q2及输出滤波电路3-1组成。Q1的1端接多级升压整流滤波电路2的二极管D1的负极和电容C1的正极，Q2的3端接多级升压整流滤波电路2的二极管D2的正极和电容C2的负极。Q1的3端与Q2的1端节点接输出滤波电路3-1的输出滤波电感Lo的入端。
7.根据权利要求6所述的输出滤波电路3-1，其特征在于：
输出滤波电路3-1的输出滤波电感是由同磁芯的中间抽头的两个绕组Lo、Lo’组成，从Lo、Lo’的中间抽头，即从Lo的出端、Lo’的入端开始，将输出滤波电路分成两个串联支路的并联结构，不包括Lo’的为第一串联支路，包括Lo’的为第二串联支路。两个串联支路的另一端共接于N线。
8.根据权利要求7所述的输出滤波电路3-1，其特征还在于：
输出滤波电路3-1的两个串联支路可以有不同的接法，第一种接法，输出滤波电容Co为第一串联支路，Co的一端与Lo的出端、Lo’的入端的节点接变换级3的输出H′线，Co的另一端接N线；第二支路由Lo’、电感L、高频开关器件Q3、Q4串联组成。第二种接法，第一支路由电感L、高频开关器件Q3、Q4串联组成。第二支路由Lo’、Co串联组成，Lo’的出端与Co一端的节点接变换级3的输出H′线，Co的另一端接N线。
9.根据权利要求7所述的输出滤波电路3-1，其特征还在于：
Lo’绕组，最小值可取0匝，L、Q1、Q2串联后直接与Co并联于H′与N线中间。
10.根据权利要求7所述的输出滤波电路3-1，，其特征还在于：
L、Q1、Q2串联后接于所述第一支路或第二支路里，与L、Q1、Q2之间的串联顺序无关。
CN201410244566.9A 2014-06-05 2014-06-05 一种移相电源 Pending CN104300800A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410244566.9A CN104300800A (zh) 2014-06-05 2014-06-05 一种移相电源

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410244566.9A CN104300800A (zh) 2014-06-05 2014-06-05 一种移相电源

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN104300800A true CN104300800A (zh) 2015-01-21

Family

ID=52320416

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201410244566.9A Pending CN104300800A (zh) 2014-06-05 2014-06-05 一种移相电源

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN104300800A (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104578750A (zh) * 2015-02-02 2015-04-29 董振隆 一种补偿型电源
CN109634341A (zh) * 2018-12-27 2019-04-16 董振隆 一种具有双向apfc的补偿型稳压电源
CN109728716A (zh) * 2017-10-31 2019-05-07 福建创四方电源有限公司 一种改进补偿型稳压电源

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2390229Y (zh) * 1999-07-16 2000-08-02 董振隆 一种稳压稳频器
JP2003284341A (ja) * 2002-03-25 2003-10-03 Mitsubishi Electric Corp 交流電圧調整装置
CN101150286A (zh) * 2007-04-04 2008-03-26 南京理工大学 基于正激变换器的交-交型三电平交-交变换器
US8093858B1 (en) * 2011-03-01 2012-01-10 International Controls And Measurements Corp. AC line voltage conditioner and controller
CN103178700A (zh) * 2013-03-01 2013-06-26 哈尔滨工业大学深圳研究生院 实现低输入电流纹波的开关电源
CN103312142A (zh) * 2012-03-09 2013-09-18 北京加维通讯电子技术有限公司 交流电源装置

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2390229Y (zh) * 1999-07-16 2000-08-02 董振隆 一种稳压稳频器
JP2003284341A (ja) * 2002-03-25 2003-10-03 Mitsubishi Electric Corp 交流電圧調整装置
CN101150286A (zh) * 2007-04-04 2008-03-26 南京理工大学 基于正激变换器的交-交型三电平交-交变换器
US8093858B1 (en) * 2011-03-01 2012-01-10 International Controls And Measurements Corp. AC line voltage conditioner and controller
CN103312142A (zh) * 2012-03-09 2013-09-18 北京加维通讯电子技术有限公司 交流电源装置
CN103178700A (zh) * 2013-03-01 2013-06-26 哈尔滨工业大学深圳研究生院 实现低输入电流纹波的开关电源

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104578750A (zh) * 2015-02-02 2015-04-29 董振隆 一种补偿型电源
CN104578750B (zh) * 2015-02-02 2017-12-19 董振隆 一种补偿型电源
CN109728716A (zh) * 2017-10-31 2019-05-07 福建创四方电源有限公司 一种改进补偿型稳压电源
CN109634341A (zh) * 2018-12-27 2019-04-16 董振隆 一种具有双向apfc的补偿型稳压电源
CN109634341B (zh) * 2018-12-27 2020-06-05 董振隆 一种具有双向apfc的补偿型稳压电源

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103187879B (zh) 基于导抗网络的双向直流变换器及其数字控制系统和方法
CN101904083B (zh) 功率控制
Liu et al. Cascade dual-boost/buck active-front-end converter for intelligent universal transformer
CN100499343C (zh) 基于正激变换器的交-交型三电平交-交变换器
Song et al. An improved DC solid state transformer based on switched capacitor and multiple-phase-shift shoot-through modulation for integration of LVDC energy storage system and MVDC distribution grid
US8111528B2 (en) DC to AC inverter
CN105958816B (zh) 一种多单元二极管电容网络和耦合电感高增益直流变换器
CN103516221A (zh) 一种具有高频交流隔离环节的双向直流固态变压器
CN103762873B (zh) 基于Boost变换器的高频隔离式三电平逆变器
Yazdani et al. Design of dual active bridge isolated bi-directional DC converter based on current stress optimization
CN109245589A (zh) 单级三相高增益升压型三端口集成逆变器
CN204089603U (zh) 一种基于boost隔离升压拓扑的太阳能并网变流器
CN106411203B (zh) 一种磁控式分时复用集成型智能配电变压器
CN107134937A (zh) 一种三电平多脉冲输出无变压器型逆变电路
CN104601003A (zh) 一种基于模块化多电平变换器的电力电子变压器
Haque et al. Dual active bridge and matrix converter based three-port converter topology for grid interactive PV-battery system
CN206865369U (zh) 三电平多脉冲输出无变压器型逆变电路
Akshatha et al. A unified ac-dc microgrid architecture for distribution of ac and dc power on the same line
CN203562976U (zh) 一种车载电源电路
CN109818494B (zh) 一种高增益电压型准y源直流-直流变换器
Zeng et al. A soft-switched four-port DC-DC converter for renewable energy integration
CN103066877A (zh) 一种抗三相负载不平衡的高频隔离型逆变器
CN102832828A (zh) 磁组合式三相输入ac/dc全桥高频变换器
CN104300800A (zh) 一种移相电源
CN104578750B (zh) 一种补偿型电源

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
ASS Succession or assignment of patent right

Owner name: SHANXI HENGTAI JIAHUA TECHNOLOGY CO., LTD.

Free format text: FORMER OWNER: DONG ZHENLONG

Effective date: 20150528

C41 Transfer of patent application or patent right or utility model
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20150528

Address after: Four, No. 030006, building 2, building 5, hi tech Industrial Road, Shanxi, Taiyuan, 401B

Applicant after: Shanxi Hengtai Jiahua Technology Co., Ltd.

Address before: 100148 Beijing 122 mailbox veteran cadre office Fu Shaozhi

Applicant before: Dong Zhenlong

WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20150121