CN209345019U - 基于双开关管pfc及全桥逆变器的变频调光器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了基于双开关管PFC及全桥逆变器的变频调光器，包括第一电感、双开关管功率因数校正电路、中间电容、全桥逆变器电路、滤波电路。本实用新型基于双开关管PFC及全桥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能够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；输出容量大、输出电压高、电流谐波小的优点，中点续流能力强，改善输出纹波，降低损耗。

Description

基于双开关管PFC及全桥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，尤其涉及基于双开关管PFC及全桥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双开关管PFC及全桥逆变器的变频调光器。

本实用新型通过以下技术方案来实现上述目的：基于双开关管PFC及全桥逆变器的变频调光器，包括第一电感、双开关管功率因数校正电路、中间电容、全桥逆变器电路、滤波电路。

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。

所述双开关管功率因数校正电路包括第一开关管、第二开关管、第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管。

所述第一电感第一端与变频调光器输入端相连；所述第一电感第二端接第一二极管正极、第二二极管负极；所述第一二极管负极接第三二极管正极、第一开关管第一端；所述第三二极管负极接第一极性电容正极；所述第一开关管第二端接第一极性电容负极、第二极性电容正极、第二开关管第一端；所述第二开关管第二端接第二二极管正极、第四二极管负极；所述第四二极管正极接第二极性电容负极。

所述全桥逆变器电路包括并联于中间电容两端的第一支路与第二支路；所述第一支路包括第一节点以及通过第一节点串联的第三开关管与第五开关管；所述第二支路包括第二节点以及通过第二节点串联的第四开关管与第六开关管；所述第一节点与全桥逆变器电路负输出端相连；所述第二节点与全桥逆变器电路正输出端相连。

所述滤波电路包括第二电感、滤波电容；所述全桥逆变器电路正输出端通过第二电感接滤波电容第一端、变频调光器正输出端；所述全桥逆变器电路负输出端接滤波电容第二端、变频调光器负输出端。

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，所述双开关管功率因数校正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变频调节。

本实用新型的有益效果在于：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能够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，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；输出容量大、输出电压高、电流谐波小的优点，中点续流能力强，改善输出纹波，降低损耗。

附图说明

图1是基于双开关管PFC及全桥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；L1,L2,L3-升压电感；L4-逆变电感；C1-第一极性电容；C2-第二极性电容；C3-逆变电容；D1-第一二极管；D2-第二二极管； D3-第三二极管；D4-第四二极管；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，本实用新型基于双开关管PFC及全桥逆变器的变频调光器，包括第一电感、双开关管功率因数校正电路、中间电容、全桥逆变器电路、滤波电路。

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。

双开关管功率因数校正电路包括第一开关管、第二开关管、第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管。

第一电感第一端与变频调光器输入端相连；所述第一电感第二端接第一二极管正极、第二二极管负极；所述第一二极管负极接第三二极管正极、第一开关管第一端；所述第三二极管负极接第一极性电容正极；所述第一开关管第二端接第一极性电容负极、第二极性电容正极、第二开关管第一端；所述第二开关管第二端接第二二极管正极、第四二极管负极；所述第四二极管正极接第二极性电容负极。

全桥逆变器电路包括并联于中间电容两端的第一支路与第二支路；所述第一支路包括第一节点以及通过第一节点串联的第三开关管与第五开关管；所述第二支路包括第二节点以及通过第二节点串联的第四开关管与第六开关管；所述第一节点与全桥逆变器电路负输出端相连；所述第二节点与全桥逆变器电路正输出端相连。

滤波电路包括第二电感、滤波电容；所述全桥逆变器电路正输出端通过第二电感接滤波电容第一端、变频调光器正输出端；所述全桥逆变器电路负输出端接滤波电容第二端、变频调光器负输出端。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。

第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、十三开关管、第十四开关管、第十五开关管、第十六开关管均为反向并联二极管的IGBT管。

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。

本实施例采用三相交流市电输入。

滤波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。

功率因数校正电路软启动过程：三相市电第一相正半周，经过第一电感、第一二极管、第三二极管、第一极性电容、中性线所形成的回路为第一极性电容充电；负半周经过中性线、第二极性电容、第四二极管、第二二极管、第一电感所形成的回路为第二极性电容充电。

正常工作时，第一开关管为主开关管，导通时经过第一电感、第一二极管、第一开关管、中性线所形成的回路将能量存储在第一电感；第一开关管关断时，经过第一电感、第一二极管、第三二极管、第一极性电容、中性线所形成的回路。

全桥逆变电路中第三开关管与第六开关管为一个桥臂，第四开关管与第五开关管为一个桥臂。桥臂的驱动信号一致，驱动信号由50Hz正弦波和1-40KHz 的三角波调制。信号经过滤波电路，将高频部分滤掉得到所需正弦波。

本实施例基于双开关管PFC及全桥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能够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，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；输出容量大、输出电压高、电流谐波小的优点，中点续流能力强，改善输出纹波，降低损耗。

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.基于双开关管PFC及全桥逆变器的变频调光器，其特征在于，包括第一电感、双开关管功率因数校正电路、中间电容、全桥逆变器电路、滤波电路；

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；

所述双开关管功率因数校正电路包括第一开关管、第二开关管、第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管；

所述第一电感第一端与变频调光器输入端相连；所述第一电感第二端接第一二极管正极、第二二极管负极；所述第一二极管负极接第三二极管正极、第一开关管第一端；所述第三二极管负极接第一极性电容正极；所述第一开关管第二端接第一极性电容负极、第二极性电容正极、第二开关管第一端；所述第二开关管第二端接第二二极管正极、第四二极管负极；所述第四二极管正极接第二极性电容负极；

所述全桥逆变器电路包括并联于中间电容两端的第一支路与第二支路；所述第一支路包括第一节点以及通过第一节点串联的第三开关管与第五开关管；所述第二支路包括第二节点以及通过第二节点串联的第四开关管与第六开关管；所述第一节点与全桥逆变器电路负输出端相连；所述第二节点与全桥逆变器电路正输出端相连；

所述滤波电路包括第二电感、滤波电容；所述全桥逆变器电路正输出端通过第二电感接滤波电容第一端、变频调光器正输出端；所述全桥逆变器电路负输出端接滤波电容第二端、变频调光器负输出端。

2.根据权利要求1所述基于双开关管PFC及全桥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2所述基于双开关管PFC及全桥逆变器的变频调光器，其特征在于，所述双开关管功率因数校正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变频调节。