CN105048827B - 倍压整流电路 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种简单的倍压整流电路，包括滤波电感、升压电路、整流电路和滤波电路；电路拓扑仅由二极管和电容组成，不需升压变压器。适用于大功率的应用场合；电路简单、体积小、造价低。该倍压整流电路能够在三相电源时实现整流输出直流电压达到线电压峰值的2倍；或者在单相电源时实现整流输出直流电压达到相电压峰值的2倍或者4倍。

Description

倍压整流电路
【技术领域】
本发明属于AC-DC整流电路技术领域，特别涉及一种倍压整流电路。
【背景技术】
三相桥式二极管整流电路可以得到的直流电压是三相线电压的峰值；单相桥式二极管整流电路可以得到的直流电压是单相电压的峰值；单相双半波二极管整流电路可以得到的直流电压是单相电压峰值的2倍。当需要更高的整流输出直流电压时，一般需要使用升压变压器，使得整流电源的体积增大、成本升高；二极管和电容级联的升压整流电路当级数增多时负载能力降低，只适合于小功率的场合。在很多工程应用的场合下，需要使用大容量的高压直流电压。
【发明内容】
本发明的目的在于提供一种倍压整流电路，其拓扑完全由二极管和电容组成，不需要升压变压器，在三相电源时可实现整流输出直流电压达到线电压峰值的2倍；或者在单相电源时实现整流输出直流电压达到相电压峰值的2倍或者4倍。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种倍压整流电路，包括滤波电感、升压电路、整流电路和滤波电路；所述的滤波电感包含电感L1、L2、L3，各相电感分别接在输入交流电源的A、B、C相和对应各相升压电路中的一对电容中点之间；所述的升压电路分别包含3组电容C1/C2、C3/C4、C5/C6和3组二极管半桥VD2/VD3、VD6/VD7、VD10/VD11，3组二极管半桥的中点连接在一起，组成虚拟的近似电源中性点N’；3组电容C1/C2、C3/C4、C5/C6的中点分别接在滤波电感L1、L2、L3的右端；经升压电路在电容C1、C2、C3、C4、C5和C6上分别得到最大值为3相输入电源线电压峰值一半的直流电压；所述的整流电路包含6个二极管VD1、VD4、VD5、VD8、VD9、VD12；其中二极管VD1、VD5、VD9分别对C1、C3和C5的脉动直流电压进行正向整流，其阴极互连形成输出直流电压Ud的正端；二极管VD4、VD8、VD12分别对C2、C4和C6的脉动直流电压进行负向整流，其阳极互连形成输出直流电压Ud的负端；所述滤波模块由电容C7和C8相顺向串联组成，其中点为N2，在C7和C8上得到输出直流电压Ud。
本发明进一步的改进在于：电感L1、L2、L3为3个单相电感或1个三相电感。
本发明进一步的改进在于：3相电源电压A、B、C对称，电感L1、L2和L3相等，电容C1、C2、C3、C4、C5、C6相等，电容C7、C8相等；升压电路二极管中点N’与电容C7和C8的中点N2等电位，N’点与N2点连接或不连接。
本发明进一步的改进在于：3相电源电压A、B、C对称，电感L1、L2和L3相等，电容C1、C2、C3、C4、C5、C6相等，电容C7、C8相等；输入3相电源A、B、C的电流中不包含零序分量。
本发明进一步的改进在于：所述倍压整流电路运行时，电容C1、C2、C3、C4、C5和C6上的电压最大值分别为线电压峰值的一半；电容C7和C8上的电压最大值分别为3相线电压的峰值；输出直流电压Ud的最大值是3相线电压峰值的2倍。
本发明进一步的改进在于：倍压整流电路的3相电源为3相4线；3相电源的中性点N与3组二极管半桥的中点N’连接，3相电源的中性点N不与N2点相连，电容C1、C2、C3、C4、C5和C6上的电压最大值分别为相电压的峰值；电容C7和C8上的电压最大值分别为相电压的峰值与3相线电压的峰值一半的和；输出直流电压Ud的最大值是相电压峰值的2倍与3相线电压峰值的和。
本发明进一步的改进在于：倍压整流电路的3相电源也为3相4线；3相电源的中性点N、3组二极管半桥的中点N’，以及C7和C8的中点N23者连接在一起，电容C1、C2、C3、C4、C5和C6上的电压最大值分别为相电压的峰值；电容C7和C8上的电压最大值分别为相电压的峰值的2倍；输出直流电压Ud的最大值是相电压的峰值的4倍。
本发明进一步的改进在于：A、B、C的3相电流中含有零序分量，电感L1、L2和L3是3个单相电感。
一种倍压整流电路，包括电感L4、电容C9、电容C10、二极管VD14、二极管VD15、二极管VD13、二极管VD16和电容C11；
电感L4接在输入交流电源US的正极和升压电路中的一对电容C9、电容C10的中点之间；
二极管VD14、二极管VD15顺向串联，VD14阴极向上与C9的正极相接，VD15阳极向下与C10的负极相接；VD14和VD15的中点连接输入交流电源US的负极；
二极管VD13的阳极连接VD14阴极，二极管VD13的阴极电容C11的正极；二极管VD16的阴极连接VD15阳极，二极管VD16的阳极电容C11的负极；
C9和C10上的电压最大值分别是相电压的峰值；经二极管VD13和VD16整流之后在C11上得到的整流输出直流电压Ud的最大值是输入相电压峰值的2倍。
一种倍压整流电路，包括电感L5、电容C12、电容C13、二极管VD18、二极管VD19、二极管VD17、二极管VD20、电容C14和电容C15；
电感L5接在输入交流电源US的正极和升压电路中的一对电容C12、电容C13的中点之间；
二极管VD18、二极管VD18顺向串联，VD18阴极向上与C12的正极相接，VD19阳极向下与C13的负极相接；
二极管VD17的阳极连接VD18阴极，二极管VD17的阴极电容C14的正极；二极管VD20的阴极连接VD19阳极，二极管VD19的阳极电容C15的负极；电容C14和电容C15顺次串联，电容C14和电容C15的中点连接VD18和VD19的中点和输入交流电源US的中性点N；
在C14上得到直流电压最大值是输入相电压峰值的2倍；在C15上得到直流电压最大值是输入相电压峰值的2倍；在C14和C15上得到整流输出直流电压Ud的最大值是输入相电压峰值的4倍。
本发明中，整流电路由6个二极管组成，VD1、VD5和VD9接成共阴极接法，实现对经升压之后的3个正向电压进行整流，其公共阴极是输出直流电压Ud的“正端”；VD4、VD8和VD12接成共阳极接法，实现对经升压之后的3个负向电压进行整流，其公共阳极是输出直流电压Ud的“负端”。
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：本发明可用于一切需要在固定的交流电压下经二极管整流得到高于普通的桥式或双半波整流电压的场合，比如电能质量控制技术领域。本发明倍压整流电路，通过二极管和电容组成的整流电路能够在三相电源时实现整流输出直流电压达到线电压峰值的2倍；或者在单相电源时实现整流输出直流电压达到相电压峰值的2倍或者4倍；本发明电路拓扑仅由二极管和电容组成，不需升压变压器。适用于大功率的应用场合。电路简单、体积小、造价低。
【附图说明】
图1是本发明的3相倍压整流电路的拓扑结构图；
图2是本发明的倍压整流电路应用于单相整流时的一种拓扑结构图；
图3是本发明的倍压整流电路应用于单相整流时的另一种拓扑结构图。
【具体实施方式】
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。、
请参阅图1所示，本发明一种3相倍压整流电路，包括：滤波电感1、升压电路2、整流电路3和滤波电路4。
“(1)3相进线滤波电感”可是3个单相电感也可以是1个三相电感，分别用L1、L2和L3表示，用来限制注入交流电源A、B、C的谐波电流。
(2)3相升压电路由3个相对独立且完全相同的部分组成且分别对应于3相，每相升压电路由2个电容和2个二极管组成；以A相为例，由电容C1、电容C2、二极管VD2和二极管VD3组成，C1和C2两个电容顺向串联，其中点经电感L1接A相，二极管VD2和VD3顺向串联，VD2阴极向上与C1的另一端相接，VD3阳极向下与C2的另一端相接；B相的升压电路由C3、C4、VD6和VD7组成，C相的升压电路由C5、C6、VD10和VD11组成，接法与A相完全相同，不再赘述；VD2和VD3的中点、VD6和VD7的中点、VD10和VD11的中点，三个中点连在一起，记为N’点。每个升压电容的电压最大值为输入交流电源线电压峰值的一半，经与输入交流电源电压叠加后实现“升压”作用。
(3)3相整流电路由6个二极管组成，二极管VD1、二极管VD5和二极管VD9阳极分别接C1和VD2的连接点、C3和VD6的连接点以及C5和VD10的连接点，VD1、VD5和VD9阴极接在一起是输出直流电压Ud的“正端”；二极管VD4、二极管VD8和二极管VD12阴极分别接C2和VD3的连接点、C4和VD7的连接点以及C6和VD11的连接点，VD4、VD8和VD12阳极接在一起是输出直流电压Ud的“负端”。VD1、VD5和VD9接成共阴极接法，实现对经升压之后的3个正向电压进行整流，其公共阴极是输出直流电压Ud的“正端”；VD4、VD8和VD12接成共阳极接法，实现对经升压之后的3个负向电压进行整流，其公共阳极是输出直流电压Ud的“负端”。
(4)滤波电路由电容C7和电容C8组成，C7和C8顺向串联，C7的上端与VD1、VD5和VD9阴极接在一起，C8的下端与VD4、VD8和VD12阳极接在一起，C7和C8的中点记为N2点。
在3相电源电压A、B、C对称，电感L1、L2和L3相等，电容C1、C2、C3、C4、C5、C6相等，以及电容C7、C8相等的条件下，升压电路二极管中点“N’”、以及电容C7和C8的中点“N2”是等电位的。因此，“N’”点与“N2”点可以接在一起，也可以不接在一起，二者没有差别。
在上述电源和电路均对称的条件下，A、B和C等3相电流没有零序分量，所以不需要中性点“N”。适当增大电感L1、L2和L3可以减小电源电流中的谐波。同样，由于A、B和C等3相电流没有零序分量，所以，电感L1、L2和L3可以是1个3相电感，也可以是3个单相电感。
本发明的附图1的倍压整流电路运行时，电容C1、C2、C3、C4、C5和C6上的电压最大值分别为线电压峰值的一半；电容C7和C8上的电压最大值分别为线电压峰值；输出直流电压Ud的最大值是线电压峰值的2倍。
本发明的倍压整流电路应用于单相整流时的一种拓扑结构图示于附图2。C9、C10、VD14和VD15与附图1中的C1、C2、VD2和VD3的工作状态原理上相同，经二极管VD13和VD16整流之后在C11上得到整流输出直流电压Ud的最大值是输入相电压峰值的2倍。
本发明的倍压整流电路应用于单相整流时的另一种拓扑结构图示于附图3。C12、C13、VD18和VD19与附图1中的C1、C2、VD2和VD3的工作状态原理上完全相同，经二极管VD17整流之后在C14上得到直流电压最大值是输入相电压峰值的2倍；经二极管VD20整流之后在C15上得到直流电压最大值亦是输入相电压峰值的2倍。最终在C14和C15上得到整流输出直流电压Ud的最大值是输入相电压峰值的4倍。

Claims (6)

1.一种倍压整流电路，其特征在于，包括滤波电感、升压电路、整流电路和滤波电路；
所述的滤波电感包含电感L1、L2、L3，各相电感分别接在输入交流电源的A、B、C相和对应各相升压电路中的一对电容中点之间；
所述的升压电路分别包含3组电容C1/C2、C3/C4、C5/C6和3组二极管半桥VD2/VD3、VD6/VD7、VD10/VD11，3组二极管半桥的中点连接在一起，组成虚拟的近似电源中性点N’；3组电容C1/C2、C3/C4、C5/C6的中点分别接在滤波电感L1、L2、L3的右端；经升压电路在电容C1、C2、C3、C4、C5和C6上分别得到最大值为3相输入电源线电压峰值一半的直流电压；
所述的整流电路包含6个二极管VD1、VD4、VD5、VD8、VD9、VD12；其中二极管VD1、VD5、VD9分别对C1、C3和C5的脉动直流电压进行正向整流，其阴极互连形成输出直流电压Ud的正端；二极管VD4、VD8、VD12分别对C2、C4和C6的脉动直流电压进行负向整流，其阳极互连形成输出直流电压Ud的负端；
所述滤波电路由电容C7和C8相顺向串联组成，其中点为N2，在C7和C8上得到输出直流电压Ud；
电感L1、L2、L3为3个单相电感或1个三相电感；
3相电源电压A、B、C对称，电感L1、L2和L3相等，电容C1、C2、C3、C4、C5、C6相等，电容C7、C8相等；升压电路二极管中点N’与电容C7和C8的中点N2等电位，N’点与N2点连接或不连接。
2.根据权利要求1所述的一种倍压整流电路，其特征在于，3相电源电压A、B、C对称，电感L1、L2和L3相等，电容C1、C2、C3、C4、C5、C6相等，电容C7、C8相等；输入3相电源A、B、C的电流中不包含零序分量。
3.根据权利要求1所述的一种倍压整流电路，其特征在于，所述倍压整流电路运行时，电容C1、C2、C3、C4、C5和C6上的电压最大值分别为线电压峰值的一半；电容C7和C8上的电压最大值分别为3相线电压的峰值；输出直流电压Ud的最大值是3相线电压峰值的2倍。
4.根据权利要求1所述的一种倍压整流电路，其特征在于，倍压整流电路的3相电源为3相4线；3相电源的中性点N与3组二极管半桥的中点N’连接，3相电源的中性点N不与N2点相连，电容C1、C2、C3、C4、C5和C6上的电压最大值分别为相电压的峰值；电容C7和C8上的电压最大值分别为相电压的峰值与3相线电压的峰值一半的和；输出直流电压Ud的最大值是相电压峰值的2倍与3相线电压峰值的和。
5.根据权利要求1所述的一种倍压整流电路，其特征在于，倍压整流电路的3相电源也为3相4线；3相电源的中性点N、3组二极管半桥的中点N’，以及C7和C8的中点N2 3者连接在一起，电容C1、C2、C3、C4、C5和C6上的电压最大值分别为相电压的峰值；电容C7和C8上的电压最大值分别为相电压的峰值的2倍；输出直流电压Ud的最大值是相电压的峰值的4倍。
6.根据权利要求1所述的一种倍压整流电路，其特征在于，A、B、C的3相电流中含有零序分量，电感L1、L2和L3是3个单相电感。
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