CN1222100C

CN1222100C - 无电磁污染的大功率开关电源装置

Info

Publication number: CN1222100C
Application number: CN 02113329
Authority: CN
Inventors: 黄念慈; 黄山; 张代润; 段述江; 曾立渊
Original assignee: Sichuan University
Current assignee: Sichuan University
Priority date: 2002-02-05
Filing date: 2002-02-05
Publication date: 2005-10-05
Anticipated expiration: 2022-02-05
Also published as: CN1437310A

Abstract

无电磁污染的大功率开关电源装置，其特点是采用三相电源输入，功率因数校正和稳压输出调制用一级相移式零电压零电流开关脉宽调制变换器完成，把输入高频滤波电容接成星形，其中点连接到逆变桥超前臂电子开关(Z1、Z3)的连接点(N)，在电子开关(Z1、Z3)导通期间给电感(L4、L5、L6)充电储能，实现功率因数校正，它省去了一级功率变换，简化了结构，提高了效率，对电网既无谐波污染，也无EMI电磁干扰。

Description

无电磁污染的大功率开关电源装置

一、技术领域

本发明涉及一种无电磁污染的大功率开关电源装置，属于电力电子技术领域。

二、背景技术

开关电源的大量应用，特别是大功率开关电源的应用给电网带来了电磁污染问题。造成大量谐波和EMI干扰的原因主要是硬开关的PWM调节方式和输入整流滤波电路。目前解决的办法是采用软开关PWM调节方式，并在输入级增加一级PFC电路，如Jinrong Qian、Fred C Lee，《IEEE Trans On Power Electronics》1999，14(2)350～358，Voltage-Source charge-pump power-factor-correction AC/DCconverters和Bang Sup Lee、Jachong Hahu etc.，《IEEE Trans On IndustrialElectronics》1999，46(3)，P483～494，Robust three-phase active power-factor-correctionand harmonic reduction Scheme for high power等均有报导，这种方案的最大缺点是由于有两级功率变换电路，所以效率低，控制复杂，成本高，解决的办法是将两级并成一级，这在输入电源为单相220伏的变换器中已有报导，如许化民、阮新波等《电力电子技术》2000(5)6～8，单级功率因数校正AC/DC变换器；李伟、龚春英等《电力电子技术》2001(1)35～37，新型单级航空静止变流器模块等均有报导。这些技术方案中变换器未实现软开关，仍存在EMI干扰，对于输入电源为三相的大功率变换器，则未见有报导。

三、发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足而提供一种无电磁污染的大功率开关电源装置，其特点是输入电源为三相，功率因数校正和功率变换用单级完成，变换器实现软开关PWM调节，彻底解决了电磁污染的难题。

本发明的目的由以下技术措施实现

无电磁污染的大功率开关电源装置，其特点在于该电源装置采用三相交流电源输入，经三相输入高频滤波器和起功率因数校正储能作用的第四、第五、第六电感L4、L5、L6后，输入到由第一、第二、第三、第四、第五、第六整流管D1、D2、D3、D4、D5、D6组成的三相整流桥变成直流，经滤波电容Cd滤波后给相移式零开关变换器供电，三相输入高频滤波器由第一、第二、第三电感L1、L2、L3和分别与第一、第二、第三电感L1、L2、L3串联的第一、第二、第三电容C14、C25、C36组成，第一、第二、第三电容C14、C25、C36接成星形，其中点连接到相移式零开关变换器的逆变桥的超前臂的中点N，当相移式零开关变换器受控制单元控制完成稳压输出调制时，在超前臂的上臂第一电子开关Z1或下臂第二电子开关Z3导通期间，给第四、第五、第六电感L4、L5、L6充电储能，完成功率因数校正的任务。

相移式零开关变换器由第一、第二、第三、第四电子开关Z1、Z3、Z2、Z4构成的逆变桥、饱和电抗器Ls、隔直电容Cb及变压器T1组成，受控制单元输出的脉冲控制，以相移式零电压零电流开关方式工作，变压器副边由第一、第二快恢复整流二极管RD1、RD2整流、第七电感Lf、第四电容Cf滤波后得到直流供给负载RL。

控制单元由相移式PWM控制集成电路组成，把第七电感Lf、第四电容Cf滤波后得到的直流输出电压电流的反馈信号与给定值比较后输出四路脉冲到第一、第二、第三、第四电子开关Z1、Z3、Z2、Z4的控制极g1、g3、g2、g4，控制逆变桥的第一、第二、第三、第四电子开关Z1、Z3、Z2、Z4。

本发明具有如下优点

1、功率因数校正和软开关PWM功率变换为单级完成；

2、简化结构，减小体积和重量，提高了效率；

3、不产生谐波和EMI，对电网无污染。

四、附图说明

图1为电路原理图；

图2为逆变桥控制时序波形图；

图3为逆变桥主开关电流电压波形图；

图4为功率因数校正储能电感电流波形图；

图5为输入电源电流波形图。

五、具体实施方式

下面通过实施例对本发明进行具体描述，有必要在此指出的是以下实施例只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的技术熟练人员可以根据上述发明的内容对本发明作出一些非本质的改进和调整。

无电磁污染的大功率开关电源装置的电路原理如图1所示，三相380伏50赫交流电由A、B、C输入，经电感L1～L3和电容C14、C25、C36组成的高频滤波器接到功率因数校正储能电感L4～L6后输入到由整流管D1～D6组成的三相整流桥变成直流，经电容Cd滤波后给由IGBT Z1～Z4组成的逆变桥供电。Z1～Z4的控制极g1～g4接受由相移式PWM控制集成电路UC3875组成的控制单元Con.U.输出的4路脉冲，见图2；与饱和电抗器Ls、电容Cb及变压器T1一起组成PS-ZVSCS-PWM全桥逆变桥。Z1～Z4工作在零电压零电流开关状态，见图3。变压器副边经RD1、RD2整流，Lf、Cf滤波后输出稳定直流给负载RL。输出的直流电压电流反馈回控制单元与给定值V_Con.比较控制输出的脉冲。逆变桥的超前臂Z1、Z3的连接点N与接成星形连接的高频滤波电容C14、C25、C36的中点接到一起，在Z1、Z3导通期间，给L4～L6充电储能，使L4～L6工作在非连续导电模式(DCM)，流过它们的电流的幅值包络线为正弦形，见图4；经输入高频滤波器滤去高频后，即实现功率因数的校正，详见图5所示。

Claims

1、无电磁污染的大功率开关电源装置，其特征在于该电源装置采用三相交流电源输入，经三相输入高频滤波器和起功率因数校正储能作用的第四、第五、第六电感(L4、L5、L6)后，输入到由第一、第二、第三、第四、第五、第六整流管(D1、D2、D3、D4、D5、D6)组成的三相整流桥变成直流，经滤波电容(Cd)滤波后给相移式零开关变换器供电，三相输入高频滤波器由第一、第二、第三电感(L1、L2、L3)和分别与第一、第二、第三电感(L1、L2、L3)串联的第一、第二、第三电容(C14、C25、C36)组成，第一、第二、第三电容(C14、C25、C36)接成星形，其中点连接到相移式零开关变换器的逆变桥的超前臂的中点(N)，当相移式零开关变换器受控制单元控制完成稳压输出调制时，在超前臂的上臂第一电子开关(Z1)或下臂第二电子开关(Z3)导通期间，给第四、第五、第六电感(L4、L5、L6)充电储能，完成功率因数校正的任务。

2、按照权利要求1所述无电磁污染的大功率开关电源装置，其特征在于相移式零开关变换器由第一、第二、第三、第四电子开关(Z1、Z3、Z2、Z4)构成的逆变桥、饱和电抗器(Ls)、隔直电容(Cb)及变压器(T1)组成，受控制单元输出的脉冲控制，以相移式零电压零电流开关方式工作，变压器副边由第一、第二快恢复整流二极管(RD1、RD2)整流、第七电感(Lf)、第四电容(Cf)滤波后得到直流供给负载(RL)。

3、按照权利要求2所述无电磁污染的大功率开关电源装置，其特征在于控制单元由相移式PWM控制集成电路组成，把第七电感(Lf)、第四电容(Cf)滤波后得到的直流输出电压电流的反馈信号与给定值比较后输出四路脉冲到第一、第二、第三、第四电子开关(Z1、Z3、Z2、Z4)的控制极(g1、g3、g2、g4)，控制逆变桥的第一、第二、第三、第四电子开关(Z1、Z3、Z2、Z4)。