CN209845399U - 基于维也纳pfc及全桥逆变电路的变频调光器 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了基于维也纳PFC及全桥逆变电路的变频调光器，包括功率因数校正电路以及通过并联中间电容与其输出端相连的三电平逆变电路。本实用新型的有益效果在于：基于维也纳PFC及全桥逆变电路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，而且可以提高输出频率，使得所需第一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

基于维也纳PFC及全桥逆变电路的变频调光器
技术领域
本实用新型涉及变频调光器，尤其涉及基于维也纳PFC及全桥逆变电路的变频调光器。
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，而且第一变压器噪音非常大(超过80dB)。而且频率和电网相同，只有50Hz,这样以来第一变压器和隔离变压器的体积和重量都非常大，比如一个30k的第一变压器重量超过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第一变压器。
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维也纳PFC及全桥逆变电路的变频调光器，包括功率因数校正电路以及通过并联中间电容与其输出端相连的全桥逆变电路。
所述功率因数校正电路包括第一电感、滤波电容、第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管。
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。
所述变频调光器输入端通过第一电感分别接第一开关管第二端、第二开关管第一端、第三开关管第二端；第一开关管第一端接第一极性电容正极、全桥逆变电路第一输入端；第三开关管与第四开关管反向串联；第三开关管第二端通过第四开关管接第一极性电容与第二极性电容串联公共点；第二开关管第二端接第二极性电容负极、全桥逆变电路第二输入端。
所述全桥逆变电路包括并联于中间电容两端的第一支路与第二支路、逆变电感与逆变电容；所述第一支路包括第一节点以及通过第一节点串联的第十三开关管、第十四开关管；所述第二支路包括第二节点以及通过第二节点串联的第十五开关管、第十六开关管；所述第一节点与逆变电容第二端、变频调光器负输出端相连；所述第二节点通过逆变电感与逆变电容第一端、变频调光器正输出端相连。
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：基于维也纳PFC及全桥逆变电路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；简化了电路，可靠性更高；输出容量大、输出电压高、电流谐波小，中点续流能力强，改善输出纹波，降低损耗。
附图说明
图1是基于维也纳PFC及全桥逆变电路的变频调光器。
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；Q13-第十三开关管；Q14-第十四开关管；Q15-第十五开关管；Q16-第十六开关管；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；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，本实用新型基于维也纳PFC及全桥逆变电路的变频调光器，包括功率因数校正电路以及通过并联中间电容与其输出端相连的全桥逆变电路。
所述功率因数校正电路包括输入电感、滤波电容、第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管。
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。
所述变频调光器输入端通过输入电感接零线；所述变频调光器输入端通过第一电感分别接第一开关管第二端、第二开关管第一端、第三开关管第二端；第一开关管第一端接第一极性电容正极、全桥逆变电路第一输入端；第三开关管与第四开关管反向串联；第三开关管第二端通过第四开关管接第一极性电容与第二极性电容串联公共节点；第二开关管第二端接第二极性电容负极、全桥逆变电路第二输入端。
所述全桥逆变电路包括并联于中间电容两端的第一支路与第二支路、逆变电感与逆变电容；所述第一支路包括第一节点以及通过第一节点串联的第十三开关管、第十四开关管；所述第二支路包括第二节点以及通过第二节点串联的第十五开关管、第十六开关管；所述第一节点与逆变电容第二端、变频调光器负输出端相连；所述第二节点通过逆变电感与逆变电容第一端、变频调光器正输出端相连。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，第一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，三个第一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。
正半周软启动：电路通过第一电感、第一开关管、第一极性电容、中性线所形成的回路给为第一极性电容充电；负半周软启动：电路通过中性线、第二极性电容、第二开关管、第一电感所形成的回路为第二极性电容充电。
电路正常工作时，第四开关管导通，电路通过第一电感、第三开关管、第四开关管、中性线所形成的回路将电能存储在第一电感，此时输出由极性电容存储的能量为负载供电；当第四开关管关断时，存储在电感的能量通过第一电感、第一开关管、第一极性电容所形成的回路为第一记性电容充电以及为负载供电。第一开关管与第二开关管互补，输入电压反向原理一致。
全桥逆变电路中第十三开关管与第十六开关管为一个桥臂，第十四开关管与第十五开关管为一个桥臂，桥臂的驱动信号一致，驱动信号由50Hz的正弦波和三角波进行调制，得到脉冲调节正弦波。最后通过LC滤波电路，将高频部分滤掉得到所需正弦波。
一字型逆变电路输出端通过第一变压器接负载回路。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。
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，使得所需第一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.基于维也纳PFC及全桥逆变电路的变频调光器，其特征在于，包括功率因数校正电路以及通过并联中间电容与其输出端相连的全桥逆变电路；
所述功率因数校正电路包括第一电感、滤波电容、第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管；
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；
所述变频调光器输入端通过第一电感接零线；所述变频调光器输入端通过第一电感分别接第一开关管第二端、第二开关管第一端、第三开关管第二端；第一开关管第一端接第一极性电容正极、全桥逆变电路第一输入端；第三开关管与第四开关管反向串联；第三开关管第二端通过第四开关管接第一极性电容与第二极性电容串联公共点；第二开关管第二端接第二极性电容负极、全桥逆变电路第二输入端；
所述全桥逆变电路包括并联于中间电容两端的第一支路与第二支路、逆变电感与逆变电容；所述第一支路包括第一节点以及通过第一节点串联的第十三开关管、第十四开关管；所述第二支路包括第二节点以及通过第二节点串联的第十五开关管、第十六开关管；所述第一节点与逆变电容第二端、变频调光器负输出端相连；所述第二节点通过逆变电感与逆变电容第一端、变频调光器正输出端相连。
2.根据权利要求1所述基于维也纳PFC及全桥逆变电路的变频调光器，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所述基于维也纳PFC及全桥逆变电路的变频调光器，其特征在于，所述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。
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