CN205407614U - 一种基于有功功率解耦的高能量密度单相pwm整流器 - Google Patents
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Abstract
一种基于有功功率解耦的高能量密度单相PWM整流器，它包括电压输入端Vs，电压输入端Vs与滤波电路连接，滤波电路与全桥电路连接，全桥电路与辅助电路连接。本实用新型提供了一种能明显提高电压调节速度、可有效减小系统体积和成本的基于有功功率解耦的高能量密度单相PWM整流器。
Description
技术领域
本实用新型属于直流微电网、电能变换技术领域，具体涉及一种基于有功功率解耦的高能量密度单相PWM整流器。
背景技术
目前单相PWM整流器广泛运用于电气设备中，如不间断电源（UPS）、微电网逆变系统、直流供电设备、日常家电设备等。单相PWM整流器输出功率由直流分量和交流分量构成，交流分量与直流分量幅值相同，其频率为电网频率二倍，造成直流侧电压产生较大纹波。目前在市面上的单相PWM整流器普遍采用在直流侧添加大容量电容稳压的方法，造成系统体积大、成本高、电压调节速度慢的问题。单相PWM整流器随着负载功率增加，直流电压纹波逐渐加大；直流电压反馈环节引入纹波信号，导致输入电流出现畸变产生大量谐波。有功功率解耦技术是在整流器直流侧或交流侧添加辅助电路，利用电感、电容的储能特性将纹波功率存储至辅助电路，滤除有功功率的交流分量，提高输出电压的稳定性。通过有功功率解耦技术可以很大程度减小纹波电压，减小系统体积，提高系统能量密度和电能质量。同时，由于直流侧电容容量减小，当负载功率变换时，直流电压调节速度加快。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供的一种能明显提高电压调节速度、可有效减小系统体积和成本的基于有功功率解耦的高能量密度单相PWM整流器。
实用新型的目的是这样实现的：
一种基于有功功率解耦的高能量密度单相PWM整流器，它包括电压输入端Vs，电压输入端Vs与滤波电路连接，滤波电路与全桥电路连接，全桥电路与辅助电路连接，全桥电路由第一开关管Q1、第二开关管Q2、第三开关管Q3以及第四开关管Q4构成；
辅助电路包括第五开关管Q5、第六开关管Q6、第二电容C2、第三电容C3、电感Lf，其中，第五开关管Q5和第六开关管Q6串联，第一电容C1和第二电容C2串联，电感Lf分别接入第五开关管Q5和第六开关管Q6与第一电容C1和第二电容C2的中点；
辅助电路通过并联的方式接入全桥电路和负载之间，第一电感L1、第二电感L2、第一电容C1构成输入滤波电路与全桥电路交流侧并联，辅助电路并联在全桥电路直流侧。
上述第一开关管Q1、第二开关管Q2、第三开关管Q3、第四开关管Q4、第五开关管Q5、第六开关管Q6为绝缘栅双极型晶体管。
上述全桥电路以及辅助电路的信号输入端与驱动电路的输出端连接、驱动电路的信号输入端与逻辑电路连接，逻辑电路的信号输入端接PWM脉冲信号源。
上述驱动电路为IGBT驱动电路。
上述逻辑电路包括CPLD逻辑芯片。
本实用新型能带来以下技术效果：
采用上述结构，主电路是由四个开关管构成的全桥电路，由控制器产生脉冲驱动信号，通过控制开关管通断，控制输入电流、输出电压。主电路可以实现电能变换，确保系统正常工作。辅助电路控制第五开关管Q5和第六开关管Q6，调制电压、纹波分量的幅值和相位，使输出功率的交流分量存储至电容中，整流器直流侧输出功率只存在直流分量，直流电压可达到稳定；
采用开关管为绝缘栅双极型晶体管的结构，因为绝缘栅双极型晶体管具有较高的开关速度，能很好的对PWM信号进行响应；
采用驱动电路为IGBT驱动电路的结构，因为IGBT驱动电路的驱动功率低而开关速度高，能很好的配合逻辑电路和绝缘栅双极型晶体管工作；
采用逻辑电路包括CPLD逻辑芯片的结构，这样CPLD逻辑芯片输出的PWM信号送入脉冲驱动电路，能很好的配合控制绝缘栅双极型晶体管的导通或关断。
附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明：
图1为本实用新型的电路图；
图2为本实用新型的驱动结构框图。
具体实施方式
如图1所示基于有功功率解耦的高能量密度单相PWM整流器，它包括电压输入端Vs，电压输入端Vs与滤波电路连接，滤波电路与全桥电路连接，全桥电路与辅助电路连接，全桥电路由第一开关管Q1、第二开关管Q2、第三开关管Q3以及第四开关管Q4构成；
辅助电路包括第五开关管Q5、第六开关管Q6、第二电容C2、第三电容C3、电感Lf，其中，第五开关管Q5和第六开关管Q6串联，第一电容C1和第二电容C2串联，电感Lf分别接入第五开关管Q5和第六开关管Q6与第一电容C1和第二电容C2的中点；
辅助电路通过并联的方式接入全桥电路和负载之间，第一电感L1、第二电感L2、第一电容C1构成输入滤波电路与全桥电路交流侧并联，辅助电路并联在全桥电路直流侧。
所述第一开关管Q1、第二开关管Q2、第三开关管Q3、第四开关管Q4、第五开关管Q5、第六开关管Q6为绝缘栅双极型晶体管。
如图2所示，全桥电路以及辅助电路1的信号输入端与驱动电路2的输出端连接、驱动电路2的信号输入端与逻辑电路3连接，逻辑电路的信号输入端接PWM脉冲信号源。
所述驱动电路为IGBT驱动电路。
所述逻辑电路包括CPLD逻辑芯片。
采用上述结构，使用时，主电路是由四个开关管构成的全桥电路，由控制器产生脉冲驱动信号，通过控制开关管通断，控制输入电流、输出电压。主电路可以实现电能变换，确保系统正常工作。辅助电路控制第五开关管Q5和第六开关管Q6，调制电容电压幅值和相位，使输出功率的交流分量存储至电容中，整流器直流侧输出功率只存在直流分量，直流电压可达到稳定。
Claims (5)
1.一种基于有功功率解耦的高能量密度单相PWM整流器，其特征在于：它包括电压输入端Vs，电压输入端Vs与滤波电路连接，滤波电路与全桥电路连接，全桥电路与辅助电路连接，全桥电路由第一开关管Q1、第二开关管Q2、第三开关管Q3以及第四开关管Q4构成；辅助电路包括第五开关管Q5、第六开关管Q6、第二电容C2、第三电容C3、电感Lf，其中，第五开关管Q5和第六开关管Q6串联，第一电容C1和第二电容C2串联，电感Lf分别接入第五开关管Q5和第六开关管Q6与第一电容C1和第二电容C2的中点；辅助电路通过并联的方式接入全桥电路和负载之间，第一电感L1、第二电感L2、第一电容C1构成输入滤波电路与全桥电路交流侧并联，辅助电路并联在全桥电路直流侧。
2.根据权利要求1所述的一种基于有功功率解耦的高能量密度单相PWM整流器，其特征在于：所述第一开关管Q1、第二开关管Q2、第三开关管Q3、第四开关管Q4、第五开关管Q5、第六开关管Q6为绝缘栅双极型晶体管。
3.根据权利要求1所述的一种基于有功功率解耦的高能量密度单相PWM整流器，其特征在于：所述全桥电路以及辅助电路（1）的信号输入端与驱动电路（2）的输出端连接、驱动电路（2）的信号输入端与逻辑电路（3）连接，逻辑电路的信号输入端接PWM脉冲信号源。
4.根据权利要求3所述的一种基于有功功率解耦的高能量密度单相PWM整流器，其特征在于：所述驱动电路为IGBT驱动电路。
5.根据权利要求3所述的一种基于有功功率解耦的高能量密度单相PWM整流器，其特征在于：所述逻辑电路包括CPLD逻辑芯片。
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