CN209345006U - 基于单管boost的PFC及一字型逆变器的变频调光器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了基于单管boost的PFC及一字型逆变器的变频调光器，包括功率因数校正整流电路以及通过并联中间电容与其输出端相连的一字型逆变电路。本实用新型基于单管boost的PFC及一字型逆变器的变频调光器能够提高输入电流的功率因数接近1，降低电源对电网的谐波污染；中间电容上的能量经过逆变可得到标准的正弦波输出，不受输入电网的影响，提高输出频率；显著减小升压变压器和回路隔离变压器的体积和重量，降低成本。

Description

基于单管boost的PFC及一字型逆变器的变频调光器

技术领域

本实用新型涉及变频调光器，尤其涉及基于单管boost的PFC及一字型逆变器的变频调光器。

背景技术

机场现在使用的调光器电路结构有大致两种：可控硅相控调光器与IGBT高频PWM正弦波调光器。

可控硅相控调光器通过可控硅半导体对工频电压进行相控斩波来调整输出，输入电流功率因数低，谐波大，无功电流需要增大一倍电缆截面积，在输入需要增加一个功率补偿装置才能减小调光器对电网的干扰和影响；输出电压电流波峰系数大，谐波含量高，不仅会直接影响助航灯具的寿命，而且升压变压器噪音非常大(超过80dB)。而且频率和电网相同，只有50Hz,这样以来升压变压器和隔离变压器的体积和重量都非常大，比如一个30k的升压变压器重量超过200kg，不仅费铁费铜，占用机房面积大，而且搬运安装都很困难。

高频PWM调光器通过高频斩波，在一个工频周期里多次斩波变换，经过高频滤波输入输出都可以得到一个近似正弦波的电流波形，相对于相控调光器有了一定的改进，但受输入电网影响较大，当电网的谐波含量较高时，其输出的波形也会含有大量的谐波，不是标准的正弦波；而且其输出频率只能是电网频率，也只有50Hz，同样不能避免超大重量和体积的升压变压器。

两种调光器都是AC/AC单级变换电路，不能实现变频功能。

实用新型内容

本实用新型的目的就在于为了解决上述问题而提供基于单管boost的PFC及一字型逆变器的变频调光器，包括功率因数校正整流电路以及通过并联中间电容与其输出端相连的一字型逆变电路。

所述中间电容包括第一极性电容、第二极性电容；所述第一极性电容与第二极性电容串联。

所述功率因数校正整流电路包括升压电感、第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管、第五二极管、第六二极管、第一开关管。

所述升压电感第一端接所述功率因数校正整流电路正输入端，所述升压电感第二端接第一二极管正极、第二二极管负极；第一二极管负极接第六二极管正极、第一开关管第一端、第四二极管负极；第六二极管负极接第一极性电容正极、功率因数校正整流电路正输出端；第一极性电容负极接第四二极管正极、第三二极管负极、第二极性电容正极、功率因数校正整流电路负输入端；第二极性电容负极接功率因数校正整流电路负输出端、第五二极管正极；第五二极管负极接第二二极管正极、第三二极管正极、第一开关管第二端。

所述一字型逆变电路包括第八二极管、第九二极管、逆变电感、逆变电容以及依次相连的第四开关管、第五开关管、第六开关管、第七开关管；所述第四开关管第一端接功率因数校正整流电路正输出端；所述第七开关管第二端接所述功率因数校正整流电路负输出端；所述功率因数校正整流电路负输入端接第八二极管正极、第九二极管负极、逆变电感第二端、一字型逆变电路负输出端；所述第八二极管负极接第四开关管第二端、第五开关管第一端；所述第九二极管正极接第六开关管第一端、第七开关管第一端；所述第五开关管第二端、第六开关管第一端接逆变电感第一端；所述逆变电感第二端接逆变电容第一端、一字型逆变电路正输出端。

进一步的，所述第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第五开关管、第六开关管、第七开关管均为反向并联二极管的MOS管或反向并联二极管的IGBT管或快恢复二极管。

进一步的，所述功率因数校正整流电路为单路或输出端并联的三路，用于单相市电或三相市电的电压调节。

本实用新型的有益效果在于：本实用新型基于单管boost的PFC及一字型逆变器的变频调光器可以提高输入电流的功率因数接近1，降低电源对电网的谐波污染；中间电容上的能量经过逆变可得到标准的正弦波输出，不受输入电网的影响，提高输出频率；显著减小升压变压器和回路隔离变压器的体积和重量，降低成本。

附图说明

图1是基于单管boost的PFC及一字型逆变器的变频调光器电路图。

图中：Q1-第一开关管；Q2-第二开关管；Q3-第三开关管；Q4-第四开关管；Q5-第五开关管；Q6-第六开关管；Q7-第七开关管；L1,L2,L3-升压电感；L4-逆变电感；D1-第一二极管；D2-第二二极管；D3-第三二极管；D4-第四二极管；D5-第五二极管；D6-第六二极管；D7-第七二极管；D8-第八二极管；C1-第一极性电容；C2-第二极性电容；C3-逆变电容；T-隔离变压器；L-助航灯。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明：

如图1所示，本实用新型基于单管boost的PFC及一字型逆变器的变频调光器，包括功率因数校正整流电路以及通过并联中间电容与其输出端相连的一字型逆变电路。

中间电容包括第一极性电容、第二极性电容；所述第一极性电容与第二极性电容串联。

功率因数校正整流电路包括升压电感、第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管、第五二极管、第六二极管、第一开关管。

升压电感第一端接所述功率因数校正整流电路正输入端，所述升压电感第二端接第一二极管正极、第二二极管负极；第一二极管负极接第六二极管正极、第一开关管第一端、第四二极管负极；第六二极管负极接第一极性电容正极、功率因数校正整流电路正输出端；第一极性电容负极接第四二极管正极、第三二极管负极、第二极性电容正极、功率因数校正整流电路负输入端；第二极性电容负极接功率因数校正整流电路负输出端、第五二极管正极；第五二极管负极接第二二极管正极、第三二极管正极、第一开关管第二端。

第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第五开关管、第六开关管、第七开关管均为反向并联二极管的IGBT管，其栅极接控制端，第一端接漏极，第二端接源极。

一字型逆变电路包括第八二极管、第九二极管、逆变电感、逆变电容以及依次相连的第四开关管、第五开关管、第六开关管、第七开关管；所述第四开关管第一端接功率因数校正整流电路正输出端；所述第七开关管第二端接所述功率因数校正整流电路负输出端；所述功率因数校正整流电路负输入端接第八二极管正极、第九二极管负极、逆变电感第二端、一字型逆变电路负输出端；所述第八二极管负极接第四开关管第二端、第五开关管第一端；所述第九二极管正极接第六开关管第一端、第七开关管第一端；所述第五开关管第二端、第六开关管第一端接逆变电感第一端；所述逆变电感第二端接逆变电容第一端、一字型逆变电路正输出端。第一极性电容与第二极性电容的串联公共节点为与中性线连接的中性点。

功率因数校正整流电路为单路或三路，用于单相市电或三相市电的电压调节：

(1)当外网电源为单相交流市电时，升压电感第一端接所述功率因数校正整流电路正输入端即单相交流市电的火线输入端；

(2)当外网电源为三相交流市电时，三个升压电感的第一端分别接所述功率因数校正整流电路正输入端即三相交流市电的火线输入端，三路功率因数校正整流电路并联即三路功率因数校正整流电路正输出端、负输出端与中间电容并联，第一极性电容与第二极性电容串联公共节点与三路功率因数校正整流电路负输入端、中性线相连。

正半周软启动：电流经过升压电感、第一二极管、第六二极管、第一极性电容、零线形成的回路；负半周软启动：电流经过由零线、第二极性电容、第五二极管、第二二极管、升压电感形成的回路。

电路正常工作时，第一开关管通过控制占空比实现SPWM驱动，电路的斩波回路为：经过升压电感、第一二极管、第一开关管、第三二极管、第二极性电容、中性线形成的回路；电流的续流回路为：经过升压电感、第一二极管、第六二极管、第一极性电容、中性线形成的回路。

一字型逆变电路输出端通过升压变压器接负载回路。机场助航灯的负载为多个串联的助航灯单元，每个助航灯单元包括隔离变压器、与隔离变压器输出端相连的助航灯。隔离变压器一次侧之间通过线缆串联。

正半周工作时，主管第四开关管导通时，辅管第五开关管导通，正母线电容电压经过第四开关管、第五开关管、逆变电感、逆变电容回到中性点；中性点即为第一极性电容与第二极性电容串联公共节点；主管第四开关管关断时，逆变电感所在续流回路工作；逆变电感所在续流回路为：逆变电容、第八二极管、第五开关管、逆变电感形成的回路。负半周工作时原理相同。

变频调光器能够提高输入电流的功率因数接近1；降低电源对电网的谐波污染；中间电容上的能量经过逆变可得到标准的正弦波输出，不受输入电网的影响，而且可以将输出频率提高到400Hz甚至1KHz，使得所需升压变压器和回路隔离变压器的体积和重量将大大减小。

本实用新型的技术方案不限于上述具体实施例的限制，凡是根据本实用新型的技术方案做出的技术变形，均落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (3)

1.基于单管boost的PFC及一字型逆变器的变频调光器，其特征在于，包括功率因数校正整流电路以及通过并联中间电容与其输出端相连的一字型逆变电路；

所述中间电容包括第一极性电容、第二极性电容；所述第一极性电容与第二极性电容串联；

所述功率因数校正整流电路包括升压电感、第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管、第五二极管、第六二极管、第一开关管；

所述升压电感第一端接所述功率因数校正整流电路正输入端，所述升压电感第二端接第一二极管正极、第二二极管负极；第一二极管负极接第六二极管正极、第一开关管第一端、第四二极管负极；第六二极管负极接第一极性电容正极、功率因数校正整流电路正输出端；第一极性电容负极接第四二极管正极、第三二极管负极、第二极性电容正极、功率因数校正整流电路负输入端；第二极性电容负极接功率因数校正整流电路负输出端、第五二极管正极；第五二极管负极接第二二极管正极、第三二极管正极、第一开关管第二端；

所述一字型逆变电路包括第七二极管、第八二极管、逆变电感、逆变电容以及依次相连的第四开关管、第五开关管、第六开关管、第七开关管；所述第四开关管第一端接功率因数校正整流电路正输出端；所述第七开关管第二端接所述功率因数校正整流电路负输出端；所述功率因数校正整流电路负输入端接第七二极管正极、第八二极管负极、逆变电感第二端、一字型逆变电路负输出端；所述第七二极管负极接第四开关管第二端、第五开关管第一端；所述第八二极管正极接第六开关管第一端、第七开关管第一端；所述第五开关管第二端、第六开关管第一端接逆变电感第一端；所述逆变电感第二端接逆变电容第一端、一字型逆变电路正输出端。

2.根据权利要求1所述基于单管boost的PFC及一字型逆变器的变频调光器，其特征在于，所述第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第五开关管、第六开关管、第七开关管均为反向并联二极管的MOS管或反向并联二极管的IGBT管或快恢复二极管。

3.根据权利要求1所述基于单管boost的PFC及一字型逆变器的变频调光器，其特征在于，所述功率因数校正整流电路为单路或输出端并联的三路，用于单相市电或三相市电的电压调节。