CN112821774A - 一种变换器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种变换器，该变换器的逆变输出的相位跟随交流输入的相位变化，其可减小AC‑DC‑AC变换器的储能电容容量要求，即有极性电容CE1，有极性电容CE2，有极性电容CE3，有极性电容CE4的容量减小，进而降低产品的生产成本。本发明的变换器降低储能电容的低频纹波电流，减小电容的发热，进而提高电容效率，提高变换器的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及电力技术领域，具体的说是涉及一种变换器。
背景技术
变换器，是将信源发出的信息按一定的目的进行变换。
直流-直流变换器有三个电感、两个电容、一个主开关和一个次开关、一个主整流器和一个次整流器以及一个具有一个初级绕组和一个次级绕组的变压器。主开关和次开关按照控制信号交替地导通，电流流过变压器的初级绕组，因此，转移能量到次级绕组，一个主整流器和一个次整流器按照从初级绕组变换来的能量而动作，以获得经过第三个电感器的固定电流，输出固定直流电压到负载。
现有技术中，变换器具有AC-DC-AC这种隔离电路，该隔离电路的储能电容过大，储能电容易发热，易发热的电路进而会使变换器的寿命降低。
因此，需要一种新电路结构来解决现有技术中的问题。
发明内容
针对现有技术中的不足，本发明要解决的技术问题在于提供了一种变换器，设计该变换器的目的是储能电容发热量降低，进而使变换器的寿命得以提高。
为解决上述技术问题，本发明通过以下方案来实现：本发明的一种变换器，包括壳部及设置于所述壳部内的PCB板，所述PCB板上设置有：
三电平整流与PFC校正电路，把交流电转换成直流电，其包括串联形成回路的二极管D1、电感器L1、二极管D3、有极性电容CE1、有极性电容CE2、二极管D4、电感器L2和二极管D2，所述二极管D1的正极连接所述二极管D2的负极且在所述二极管D1和二极管D2之间的电路节点上接入输入电源的火线L，所述二极管D3与所述有极性电容CE1的正极端连接，所述二极管D4的正极与所述有极性电容CE2的负极端连接，所述三电平整流与PFC校正电路还包括串联在一起的晶体管Q1和晶体管Q2，所述晶体管Q1和晶体管Q2之间的电路节点分别接入输入电源的零线N、所述有极性电容CE1和所述有极性电容CE2之间的电路节点；
隔离DC-DC电路，包括第一高频逆变电路、第二高频逆变电路、第一高频整流电路、第二高频整流电路、第一初级线圈、第二初级线圈、第一次级线圈和第二次级线圈，所述第一高频逆变电路的两个输入端并联至所述有极性电容CE1的两端，其两个输出端接至所述第一初级线圈的两端，所述第二高频逆变电路的两个输入端并联至所述有极性电容CE2的两端，其两个输出端接至所述第二初级线圈的两端，所述第一初级线圈和所述第一次级线圈相互作用，所述第二初级线圈和所述第二次级线圈相互作用，所述第一次级线圈的两端连接至所述第一高频整流电路的两个输入端，所述第二次级线圈的两端连接至所述第二高频整流电路的两个输入端；
逆变电路，包括串联形成回路的有极性电容CE3、有极性电容CE4、晶体管Q3、晶体管Q4、电感器L3和电容C1，所述有极性电容CE3的负极连接所述有极性电容CE4的正极，所述第一高频整流电路的两个输出端并联所述有极性电容CE3，所述第二高频整流电路的两个输出端并联所述有极性电容CE4，所述有极性电容CE3和所述有极性电容CE4之间的电路节点上连接所述电容C1和接有输出电源火线L，所述晶体管Q3和所述晶体管Q4之间的电路节点上连接所述电感器L3的一端，所述电感器L3的另一端与所述电容C1的另一端连接且还连接有输出电源零线N。
相对于现有技术，本发明的有益效果是：本发明的变换器的逆变输出的相位跟随交流输入的相位变化，其可减小AC-DC-AC变换器的储能电容容量要求，即有极性电容CE1，有极性电容CE2，有极性电容CE3，有极性电容CE4的容量减小，进而降低产品的生产成本。本发明的变换器降低储能电容的低频纹波电流，减小电容的发热，进而提高电容效率，提高变换器的使用寿命。
附图说明
图1为本发明三电平整流与PFC校正电路图。
图2为本发明隔离DC-DC电路图。
图3为本发明逆变电路图。
图4为本发明变换器的波形图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。显然，本发明所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
实施例1：本发明的具体结构如下：
请参照附图1-3，本发明的一种变换器，包括壳部及设置于所述壳部内的PCB板，所述PCB板上设置有：
三电平整流与PFC校正电路，把交流电转换成直流电，其包括串联形成回路的二极管D1、电感器L1、二极管D3、有极性电容CE1、有极性电容CE2、二极管D4、电感器L2和二极管D2，所述二极管D1的正极连接所述二极管D2的负极且在所述二极管D1和二极管D2之间的电路节点上接入输入电源的火线L，所述二极管D3与所述有极性电容CE1的正极端连接，所述二极管D4的正极与所述有极性电容CE2的负极端连接，所述三电平整流与PFC校正电路还包括串联在一起的晶体管Q1和晶体管Q2，所述晶体管Q1和晶体管Q2之间的电路节点分别接入输入电源的零线N、所述有极性电容CE1和所述有极性电容CE2之间的电路节点；
隔离DC-DC电路，包括第一高频逆变电路、第二高频逆变电路、第一高频整流电路、第二高频整流电路、第一初级线圈、第二初级线圈、第一次级线圈和第二次级线圈，所述第一高频逆变电路的两个输入端并联至所述有极性电容CE1的两端，其两个输出端接至所述第一初级线圈的两端，所述第二高频逆变电路的两个输入端并联至所述有极性电容CE2的两端，其两个输出端接至所述第二初级线圈的两端，所述第一初级线圈和所述第一次级线圈相互作用，所述第二初级线圈和所述第二次级线圈相互作用，所述第一次级线圈的两端连接至所述第一高频整流电路的两个输入端，所述第二次级线圈的两端连接至所述第二高频整流电路的两个输入端；
逆变电路，包括串联形成回路的有极性电容CE3、有极性电容CE4、晶体管Q3、晶体管Q4、电感器L3和电容C1，所述有极性电容CE3的负极连接所述有极性电容CE4的正极，所述第一高频整流电路的两个输出端并联所述有极性电容CE3，所述第二高频整流电路的两个输出端并联所述有极性电容CE4，所述有极性电容CE3和所述有极性电容CE4之间的电路节点上连接所述电容C1和接有输出电源火线L，所述晶体管Q3和所述晶体管Q4之间的电路节点上连接所述电感器L3的一端，所述电感器L3的另一端与所述电容C1的另一端连接且还连接有输出电源零线N。
所述逆变电路为半桥逆变电路或多电平组成的逆变电路。
实施例2：
本发明为AC/AC变换器，电路拓扑主要分为把交流电变成正负直流母线的整流电路，正负直流母线隔离的DC/DC电路、半桥或多电平组成的逆变电路三个部分，其中正母线与负母线分别用一个DC/DC电路，输出交流的相位和频率跟随输入交流的相位和频率。这几个条件缺一不可。
如图4所示，本发明的变换器的隔离DC/DC分为正母线一个和负母线一个，分别负责正母线的能量传递和负母线的能量传递。电流与功率输出为正半周时，正半周的隔离DC/DC电流与功率呈现正弦半波的形式，如下图的B所示，负半周的隔离DC/DC不输出电流与功率。电流与功率输出为负半周时，正半周的隔离DC/DC不输出电流与功率，负周的隔离DC/DC电流与功率呈现正弦半波的形式。
实施例3：
三电平整流与PFC校正电路除图1中所示外，还包括维也纳整流电路。
半桥逆变电路如图3中所示外，还包括多电平逆变电路。
除图2的电路，隔离DC/DC电路还包含DC/DC拓扑电路，如正激、反激、全桥、半桥、LLC、LCL等拓扑电路结构。
正激变换器是一个隔离开关变换器，隔离型变换器的一个根本特点是有一个用于隔离的高频变压器，可以用于高电压的场合。由于引入高频变压器极大的增加了变换器的种类，丰富了变换器的功能，也有效的扩大了变换器的使用范围。
反激式变换器的电路结构简单，成本低。反激式变换器由于输入电压范围宽，特别是在低输入电压满负载条件下变压器会工作在连续电流模式CCM，而在高输入电压轻负载条件下变压器又会工作在不连续电流模式DCM。
全桥式变换器由四个功率晶体管组成。相对于半桥而言，功率晶体管及驱动装置个数要增加1倍，成本较高，但可用在要求功率较大的场合。线路的优点：主变压器只需要一个原边绕组，通过正、反向的电压得到正、反向磁通，副边有一个中心抽头绕组采用全波整流输出。因此，变压器铁心和绕组的最佳利用，使效率、功率密度得到提高。功率开关在非常安全的情况下运作。在一般情况下，最大的反向电压不会超过电源电压Vs，四个能量恢复(再生)二极管能消除一部分由漏感产生的瞬间电压。这样无须设置能量恢复绕组，反激能量便得到恢复利用。
LLC谐振变换器具有输出功率高、转换效率高等显著特点，LLC谐振变换器一般包括三部分：方波产生电路、谐振网络和输出电路。
LCL谐振变换器可通过谐振元件的谐振实现开关管的零电压开通。
以上所述仅为本发明的优选实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (1)
1.一种变换器，包括壳部及设置于所述壳部内的PCB板，其特征在于，所述PCB板上设置有：
三电平整流与PFC校正电路，把交流电转换成直流电，其包括串联形成回路的二极管D1、电感器L1、二极管D3、有极性电容CE1、有极性电容CE2、二极管D4、电感器L2和二极管D2，所述二极管D1的正极连接所述二极管D2的负极且在所述二极管D1和二极管D2之间的电路节点上接入输入电源的火线L，所述二极管D3与所述有极性电容CE1的正极端连接，所述二极管D4的正极与所述有极性电容CE2的负极端连接，所述三电平整流与PFC校正电路还包括串联在一起的晶体管Q1和晶体管Q2，所述晶体管Q1和晶体管Q2之间的电路节点分别接入输入电源的零线N、所述有极性电容CE1和所述有极性电容CE2之间的电路节点；
隔离DC-DC电路，包括第一高频逆变电路、第二高频逆变电路、第一高频整流电路、第二高频整流电路、第一初级线圈、第二初级线圈、第一次级线圈和第二次级线圈，所述第一高频逆变电路的两个输入端并联至所述有极性电容CE1的两端，其两个输出端接至所述第一初级线圈的两端，所述第二高频逆变电路的两个输入端并联至所述有极性电容CE2的两端，其两个输出端接至所述第二初级线圈的两端，所述第一初级线圈和所述第一次级线圈相互作用，所述第二初级线圈和所述第二次级线圈相互作用，所述第一次级线圈的两端连接至所述第一高频整流电路的两个输入端，所述第二次级线圈的两端连接至所述第二高频整流电路的两个输入端；
逆变电路，包括串联形成回路的有极性电容CE3、有极性电容CE4、晶体管Q3、晶体管Q4、电感器L3和电容C1，所述有极性电容CE3的负极连接所述有极性电容CE4的正极，所述第一高频整流电路的两个输出端并联所述有极性电容CE3，所述第二高频整流电路的两个输出端并联所述有极性电容CE4，所述有极性电容CE3和所述有极性电容CE4之间的电路节点上连接所述电容C1和接有输出电源火线L，所述晶体管Q3和所述晶体管Q4之间的电路节点上连接所述电感器L3的一端，所述电感器L3的另一端与所述电容C1的另一端连接且还连接有输出电源零线N。
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