CN210380680U - 一种大功率高频高压电源主电路 - Google Patents

一种大功率高频高压电源主电路 Download PDF

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Abstract

本实用新型公开一种大功率高频高压电源主电路，该电路包括：按顺序依次级联的三相电感滤波器、三相整流滤波器、高频逆变器、谐振电路、高频整流变压器、电感；所述高频整流变压器由n个高频整流变压器单元组成；每个变压器单元均有5个环形铁心，所述环形铁心采用超微晶材料，该变压器单元的一次侧绕组穿绕在5个环形铁心中，匝数为2‑8匝；该变压器单元的5个二次侧绕组依次绕在相应的环形铁心中。本实用新型提出的电源电路具有输出功率大，输出直流电压高，纹波小，可靠性、稳定性高等优点。

Description

一种大功率高频高压电源主电路
技术领域
本实用新型属于电力电子设备技术领域，尤其涉及一种大功率高频高压电源主电路。
背景技术
随着国家环保治理力度加大，治理大气环境、降低工业粉尘的排放已成迫在眉睫的问题；火电厂粉尘排放标准由原来90年代的100毫克/立方米降低至50 毫克/立方米。2010年又出新标准要求低于30毫克/立方米，重点区域要求达到 20毫克/立方米标准；并且要求新建电厂全部采用新标准。钢铁厂、水泥、化工行业纷纷出台政策提高的粉尘排放标准。严格执行30毫克/立方米甚至20毫克/ 立方米的排放量。电除尘器由于耐高温，效率高；被广泛使用。早期市场上配套电源大多采用工频电源，由于其频率低、纹波大、电压平均值低、除尘效率不高达不到新国标要求的排放标准。所以必须升级电除尘器电源，使用高频电源其纹波小，电压平均值、峰值高，极大的提高了除尘效率。但是目前市场研发的高频电源具有输出电流小、功率达不到要求、故障率高、可靠性不高等问题。
实用新型内容
实用新型目的：为解决上述现有技术存在高频电源输出电流小、功率达不到要求、故障率高，可靠性不高等问题，本实用新型提供一种大功率高频高压电源主电路。
技术方案：本实用新型一种大功率高频高压电源主电路，该电路包括：三相整流滤波器、高频逆变器、谐振电路、高频整流变压器、第一电感；所述三相电感滤波器、三相整流滤波器、高频逆变器、谐振电路、高频整流变压器依次级联；所述高频逆变器由n路IGBT逆变器组并联构成，每路IGBT逆变器组均包括第一～四开关管；第一开关管的发射极连接第四开关管的集电极，第二开关管的发射极连接第三开关管的集电极，所述第一开关管的集电极连接第二开关管的集电极，第四开关管的发射极连接第三开关管的发射极；且第一开关管的集电极连接三相整流滤波器的正极输出端，第四开关管的发射极连接三相整流滤波器的负极输出端；所述高频整流变压器包括n个依次并联的一次侧和与整流桥连接的二次侧，该二次侧的个数为5*n；所述n＝2、3、4；所述的谐振电路的个数和逆变器组个数相同，且一一对应。。
所述谐振电路的一端连接相应的IGBT逆变器组的第三开关管的发射极，另一端与高频整流变压器相应的一次侧的一端连接；所述高频整流变压器的一次侧的另外一端与相应的IGBT逆变器组的第一开关管的发射极连接；每个整流桥依次串联，串联后通过电感与负载连接。
进一步的，所述三相整流滤波器包括依次并联的三相整流桥电路和滤波电路；所述三相整流桥电路的输入端与三相电感滤波器的输出端连接；所述滤波电路包括两组电容器组，该两组电容器组均包括6-8个同相并联的电容；且第一电容器组的负极连接第二电容器组的正极，第一电容器组的正极连接三相整流桥电路的正极输出端；第二电容器组的负极连接三相整流桥电路的负极输出端。
进一步的，所述第一～四开关管均采用IGBT，所述n路IGBT逆变器组均连接同一个控制信号。
进一步的，所述谐振电路为LC谐振电路；所述LC谐振电路包括第二电感、第二电容，所述第二电感的一端与相应的IGBT逆变器组的第三开关管的发射极连接，另外一端与第二电容的一端连接，第二电容的另外一端与高频整流变压器相应的一次侧的一端连接。
进一步的，所述高频整流变压器由n个高频整流变压器单元组成；每个变压器单元均有5个环形铁心，所述环形铁心采用超微晶材料，该变压器单元的一次侧绕组穿绕在5个环形铁心中，匝数为2-8匝；该高频整流变压器单元的5个二次侧绕组依次绕在相应的环形铁心上；且与整流桥连接。
有益效果：
1、本实用新型的高频逆变器采用多组IGBT逆变器组并联，提高了负载电流承载能力，且多组IGBT逆变器组同步驱动，避免工作出现失步现象，保证高频逆变器的工作可靠性。
2、高频整流变压器采用变压器组构成，变压器绕组一次侧由二组或多组一次侧并联，降低了单管IGBT承载电流；二次侧经整流后串联，保证二次侧能输出足够高电压；变压器铁芯采用多铁芯多磁路结构，铁芯采用超微晶材料，高频整流变压器发热量小，散热效果好，提高其输出功率，增加工作靠性。
3、高频逆变器后采用LC谐振电路，实现IGBT开关的软关断，减小开关损耗，保护IGBT，延长其使用寿命。
附图说明
图1为本实用新型的电路图。
图2为本实用新型的高频整流变压器单元的结构图。
具体实施方式
构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
如图1所示，本实施例包括三相电感滤波器1、三相整流滤波器2、高频逆变器4、谐振电路5、高频整流变压器6、第一电感7；所述三相电感滤波器、三相整流滤波器、高频逆变器、谐振电路、高频整流变压器依次级联；所述高频逆变器由n(n＝2、3、4)路IGBT逆变器组并联构成；本实施例中采用2路IGBT 逆变器组；每路IGBT逆变器组均包括第一～四开关管(T11～T14/T21～T24)；且该2路IGBT逆变器组中开关管T11、T13、T21、T23均由第一IGBT驱动电路产生的驱动信号G1驱动；开关管T12、T14、T22、T24均由第二IGBT驱动电路产生的驱动信号G2驱动；第一开关管T11(T21)的发射极连接第四开关管T14(T24) 的集电极，第二开关管T12(T22)的发射极连接第三开关管T13(T23)的集电极，所述第一开关管的集电极T11(T21)连接第二开关管的集电极T12(T22)，第四开关管T14(T24)的发射极连接第三T13(T23)开关管的发射极；且第一开关管T11(T21)的集电极连接三相整流滤波器的正极输出端，第四开关管T14 (T24)的发射极连接三相整流滤波器的负极输出端；所述高频整流变压器包括 n个依次并联的一次侧和n*5个二次侧，且每个二次侧均连接一个整流桥；所述 n＝2、3、4；所述的谐振电路的个数和逆变器组个数相同，且谐振电路与逆变器组、高频整流变压器的一次侧一一对应。
所述谐振电路的一端连接相应的IGBT逆变器组的第二开关管的发射极，另一端与高频整流变压器相应的一次侧的一端连接；所述高频整流变压器的一次侧的另外一端与相应的IGBT逆变器组的第一开关管的发射极连接；所述高频整流变压器的每个二次侧经整流桥整流后依次串联，串联后通过第一电感与负载(除尘器)连接。
所述三相整流滤波器包括依次并联的三相整流桥电路和滤波电路；所述三相整流桥电路的输入端与三相电感滤波器的输出端连接；所述滤波电路包括两组电容器组，该两组电容器组均包括6-8个同相并联的电容；且第一电容器组的负极连接第二电容器组的正极，第一电容器组的正极连接三相整流桥电路的正极输出端；第二电容器组的负极连接三相整流桥电路的负极输出端。
如图1所示，本实施例用作用于除尘器时还包括高压检测电路、DSP控制器、IGBT驱动电路；所述IGBT驱动电路的个数与IGBT逆变器组的个数相同，本实施例中采用两个IGBT驱动电路。
本实施例具体工作原理为：三相交流电源经三相电感滤波器滤波后经再三相整流滤波器整流滤波，输出530V左右的直流电压，该直流电压经高频逆变器逆转变成(20-50)KHZ的交流电，该交流电经高频整流变压器升压后整流，通过电感耦合输出负高压给除尘器供电；本实施例的大功率高频高压电源主电路可以输出直流电压，也可以输出脉冲电压；输出电压大小在(0-80)KV可调；电流最大可以达到2A；所述DSP控制器控制PWM信号占空比，通过驱动电路控制IGBT 的导通/关断，从而实现对输出电压大小的调节。本实施例采用LC谐振电路实现 IGBT逆变器组的软关断，减少开关损耗。
如图2所示本实施例中的高频整流变压器由n个高频整流变压器单元组成；每个单元均采用多铁心多磁路结构；每个高频整流变压器单元均有5个环形铁心，所述环形铁心采用超微晶材料，该高频整流变压器单元的一次侧绕组穿绕在5 个环形铁心中，匝数为2-8匝；该变压器单元的5个二次侧绕组依次绕在相应的环形铁心中；该变压器单元可以以减小高频交流电集肤效应和邻近效应，还可以加强散热效果，提高高频整流变压器的输出功率，增加工作可靠性。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明。

Claims (5)

1.一种大功率高频高压电源主电路，其特征在于，包括：三相电感滤波器、三相整流滤波器、高频逆变器、谐振电路、高频整流变压器、第一电感；所述三相电感滤波器、三相整流滤波器、高频逆变器、谐振电路、高频整流变压器依次级联；所述高频逆变器由n路IGBT逆变器组并联构成，每路IGBT逆变器组均包括第一～四开关管；第一开关管的发射极连接第四开关管的集电极，第二开关管的发射极连接第三开关管的集电极，所述第一开关管的集电极连接第二开关管的集电极，第四开关管的发射极连接第三开关管的发射极；且第一开关管的集电极连接三相整流滤波器的正极输出端，第四开关管的发射极连接三相整流滤波器的负极输出端；所述高频整流变压器包括n个依次并联的一次侧和与整流桥连接的二次侧，且每个整流桥依次串联，该二次侧的个数为5*n；所述n＝2、3、4；所述的谐振电路的个数和逆变器组个数相同，且一一对应；
所述谐振电路的一端连接相应的IGBT逆变器组的第三开关管的发射极，另一端与高频整流变压器相应的一次侧的一端连接；所述高频整流变压器的一次侧的另外一端与相应的IGBT逆变器组的第一开关管的发射极连接；串联后的整流桥通过电感与负载连接。
2.根据权利要求1所述的一种大功率高频高压电源主电路，其特征在于，所述三相整流滤波器包括依次并联的三相整流桥电路和滤波电路；所述三相整流桥电路的输入端与三相电感滤波器的输出端连接；所述滤波电路包括两组电容器组，该两组电容器组均包括6-8个同相并联的电容；且第一电容器组的负极连接第二电容器组的正极，第一电容器组的正极连接三相整流桥电路的正极输出端；第二电容器组的负极连接三相整流桥电路的负极输出端。
3.根据权利要求1所述的一种大功率高频高压电源主电路，其特征在于，所述第一～四开关管均采用IGBT，其中第一和第三开关管连接同一个驱动信号；第二、第四开关管连接同一个驱动信号。
4.根据权利要求1所述的一种大功率高频高压电源主电路，其特征在于，所述谐振电路为LC谐振电路；所述LC谐振电路包括第二电感、第二电容，所述第二电感的一端与相应的IGBT逆变器组的第三开关管的发射极连接，另外一端与第二电容的一端连接，第二电容的另外一端与高频整流变压器相应的一次侧的一端连接。
5.根据权利要求1所述的一种大功率高频高压电源主电路，其特征在于，所述高频整流变压器由n个高频整流变压器单元组成；每个高频整流变压器单元均有5个环形铁心，所述环形铁心采用超微晶材料，该变压器单元的一次侧绕组穿绕在5个环形铁心中，匝数为2-8匝；该变压器单元的5个二次侧绕组依次绕在相应的环形铁心上，且与整流桥连接。
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