CN104578750A - 一种补偿型电源 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种补偿型电源，其交流输入与输出共N[NEUTRAL]线，节能、环保、低成.它包括输入滤波电路1、自耦变压器2、补偿电路3、控制电路4.补偿电路3的输出与自耦变压器2的输出串接，叠加到额定值供给负载，因此，控制补偿电路3的输出电流相位，就可以控制补偿型电源的输入功率因数.补偿电路3采用新型串联结构型式，它的变换输出级3-2无电流死区地完成与电网的能量交换，这既大部分或全部省去二极管整流功耗，又省去输入功率因数校正电路的成和功耗，而却能得到了高输入功率因数；补偿电路3的输入、输出电压都很低，因而可以选用低压、低功耗的开关器件，并且只有一次高频变换，这也都是低成、节能的重要因素。

Description

一种补偿型电源
技术领域
本发明涉及电源技术领域，具体地说是一种补偿型电源，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，对绝大多数用电设备的电源输入功率因数和能效都有严格要求.然而，现在市场上流行的各种电源，为了满足环保的要求，不得不在输入端加入各种不同的功率因数校正电路，但这却都损失了能效指标，同时也增加了成本、体积、重量。现在市场上流行的串、并联结构电源，其补偿电路本身仍然存在上述问题.
发明内容
本发明公开了一种补偿型电源，属串联拓扑结构，输出电压等于自耦变压器2的输出电压与补偿电路3的输出电压的串接叠加值.适当地选择自耦变压器2的输出电压与市电输入电压的比值，可以使效率大幅提高；控制补偿电路3的输出电流相位，就可以控制本补偿型电源的输入功率因数.另外，补偿电路3采用全新的串联结构型式，其变换输出级3-2无电流死区地完成与电网的能量交换，这既大部分或全部省去二极管整流功耗，又省去输入功率因数校正电路的成本和功耗，而却能得到高输入功率因数；补偿电路3的输入、输出电压都很低，因而可以选用低压、低能耗的开关器件，而且只有一级高频变换，这些也都是低成本、节能的重要因素.
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，输入正弦波电压与输出正弦波电压同频率.补偿电路3对电网无输入电流死区，控制补偿电路3的输出电流相位，就可以控制本补偿型电源的输入功率因数，所以本补偿型电源在不额外增加能耗、成本的前提下，可以满足我国3C及相关国际规范对输入功率因数及能效的要求，补偿电路3运行在很低电压环境中，因此可选用低能耗、低成本器件.
以下结合附图加以说明。
附图说明
图1为本发明一种补偿型电源框图；
图2为本发明的一种实施例框图；
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为自耦变压器，3为补偿电路，4为控制电路.Tin1、Tin2、Tin3为自耦变压器2的三个绕组，3-1为整流储能电路，3-2为变换输出电路，H2、B1为自耦变压器2的两个中间抽头，C、N2为自耦变压器2的两个输出头.H、N为市电输入，H′、N为本补偿型电源的输出.T1、T2为电流测试点.
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，本发明一种补偿型电源框图：
它包括输入滤波电路1、自耦变压器2、补偿电路3、控制电路4。补偿电路3采用新型串联结构型式，初加电，整流储能电路3-1的储能电容C1、C2被充电.在正半周，自耦变压器2的输出端C点电压，与储能电容C1上的直流电压叠加后，加到变换输出级3-2的开关管Q1的1端，当Q1导通时，便从市电吸取电流，经滤波电感Lo′、Lo加给负载，此时，储能电容C1放电，当开关管Q1截止时，滤波电感Lo′、Lo的续流电流便经过开关管Q2的并联二极管，为储能电容C2充电，因此可以大部分或全部取代整流二极管的整流功能.在正半周，当Q2导通时，可以将负载端过多的能量经储能电容C2回馈给电网，此时，储能电容C2放电，当Q2截止时，其续流又给储能电容C1充电，负半周与此类同.这种与电网的能量交换是没有死区的，因此，就可以完成功率因数校正功能，而却省去了功率因数校正电路的成本和能耗.
补偿电路3的输入、输出电压都很低，因而可以选用低压、低能耗的开关器件，而且只有一级高频变换，这些也都是低成本、节能的重要因素.
图2为本发明的一种实施例框图；
图2中，将电容C3省去，补偿电路3的变换输出级3-2的同芯两个滤波电感Lo、Lo′中，Lo′取0匝.C4与Co串联的等效电容，并联在自耦变压器2的电网入端H1、N1上，使自耦变压器2的输入特性接近阻性，借以简化控制补偿电路3的输出电流相位，保证本补偿型电源高的输入功率因数.

Claims (8)

1.一种补偿型电源，其特征在于：
属串联拓扑结构，它包括输入滤波电路1、自耦变压器2、补偿电路3、控制电路4，本补偿型电源交流输入与输出共N[NEUTRAL]线。
2.根据权利要求1所述的一种补偿型电源，其特征还在于：
自耦变压器2有三个绕组，分别为Tin1、Tin2、Tin3，中间抽头H2接市电的火线H经输入滤波电路1输出的H1点，输出头N2接市电的N线经输入滤波电路1输出的N1点，根据使用环境，Tin3可以取0匝。
3.根据权利要求1所述的补偿电路3，其特征还在于：
补偿电路3包括由整流二极管D1、D2及储能电容C1、C2组成的整流储能电路3-1和由高频开关管Q1、Q2、Q3、Q4及输出滤波电路的同芯电感Lo、Lo′、电容Co′组成的变换输出电路3-2，整流二极管D1的正极与D2的负极节点B2接自耦变压器2抽头的B1点，储能电容C1的负极与储能电容C2的正极节点A接权利要求2所述Tin3的输出端C点，储能电容C1的正极与整流二极管D1的负极节点V+接高频开关管Q1的1端，储能电容C2的负极与整流二极管D2的正极节点V-接高频开关管Q2的3，Q1的3端与Q2的1端节点接输出滤波电感Lo′的入端，电感Lo′的出端接与其同芯的电感Lo的入端及高频开关 管Q3的1端，电感Lo的出端与滤波电容Co′的一端的节点接本补偿型电源的火线输出端H′，Co′的另一端接高频开关管Q4的1端与自耦变压器2抽头B1的节点，Q3的3端接Q4的3端，根据使用环境，电感Lo′可以取0匝。
4.根据权利要求3所述的补偿电路3，其特征还在于：
高频开关管Q3、Q4是互为反向串接的，与串接顺序无关，Q1、Q2、Q3、Q4为MOSFET或IGBT等可控高频开关器件。
5.根据权利要求1所述的一种补偿型电源，其特征还在于：
电容C3的一端与电容C4的一端的节点接本补偿型电源的输出H′线上，C3的另一端接自耦变压器2的Tin3输出C点上，C4的另一端接输入滤波电路1输出的H1线上，根据使用环境，C3可以省去；滤波电容Co垮接于本补偿型电源的输出H′线与输出N线之间。
6.根据权利要求1所述的一种补偿型电源，其特征还在于：
控制电路4的输入分别来自经输入滤波电路1输出的H1线、N1线、自耦变压器2抽头的B1点、本补偿型电源的输出H′线，以及整流储能电路3-1的两个输出节点V+、V-；控制电路4的输出线分别接于变换输出级3-2的高频开关管Q1、Q2、Q3、Q4的控制输入端2。
7.根据权利要求1所述的一种补偿型电源，其特征还在于：
本补偿型电源的输出电压是由补偿电路3的输出电压与自耦变 压器2抽头B1点的输出电压串接叠加构成的，因此，控制补偿电路3的输出电流相位，就可以控制本补偿型电源的输入功率因数。
8.本发明，适用于单相交流电系统，也适用于三相交流电系统。
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