CN220421673U - 一种输入输出并联的apfc实现电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及电子电路技术领域，具体地说，涉及一种输入输出并联的APFC实现电路，包括第一整流模块、第二整流模块、第一补偿模块、第二补偿模块和均流模块，第一整流模块连接第一补偿模块，第二整流模块连接第二补偿模块，第一补偿模块和第二补偿模块均接均流模块。本实用新型中通过在两个甚至多个并联AC/DC变换部分增加一个甚至多个变压器，以变压器的磁场抵消调节两个线圈的电压，从而使得两个甚至多个并联AC/DC变换部分达到被动均流的效果。
Description
技术领域
本实用新型涉及电子电路技术领域，具体地说，涉及一种输入输出并联的APFC实现电路。
背景技术
电动汽车充电系统主要包括充电柱、充电插口、车载充电器、高压控制盒(PDU)、动力电池、充电指示灯及高压导线组成。
如CN209658979U中涉及一种电动车用充电电路。包括第一滤波单元、整流单元、第二滤波单元，还包括脉宽调制集成电路、高频脉冲变压器、光电耦合器、精密基准电压源、MOS管、连接有散热风扇的三极管、双运放；所述第一滤波单元外接220伏特交流电，经过整流单元整流为脉动直流，经过第二滤波单元滤波后连接高频脉冲变压器，高频脉冲变压器与脉宽调制集成电路连接，为其提供电源，同时连接光电耦合器的输出端，光电耦合器的输入端连接精密基准电压源；脉宽调制集成电路的输出端连接MOS管，MOS管与高频脉冲变压器相连；双运放与三极管连接。本实用新型能对电池组进行短路保护、过流保护、过压保护，电路器件通用，成本较低，但随着电动汽车充电器的单机功率越来越大，需要将多个AC/DC变换部分相并联以输出更高功率，但是简单的并联会使得AC/DC变换部分的控制变得特别复杂，增大模块的调试难度。
为了解决两个甚至多个AC/DC变换部分并联均流控制复杂的问题，特提出一种输入输出并联的APFC实现方法。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种输入输出并联的APFC实现电路，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本实用新型提供一种输入输出并联的APFC实现电路，包括第一整流模块、第二整流模块、第一补偿模块、第二补偿模块和均流模块，所述第一整流模块连接所述第一补偿模块，所述第二整流模块连接所述第二补偿模块，所述第一补偿模块和所述第二补偿模块均接所述均流模块，其中，
所述第一整流模块和所述第二整流模块通过半导体开关对充电电压进行整流，所述第一补偿模块和所述第二补偿模块用于对电路的功率因数的补偿，所述第一整流模块和所述第一补偿模块组成三相拓扑电路，所述第二整流模块和所述第二补偿模块组成另一个三相拓扑电路，两个三相拓扑电路相并联，所述均流模块用于实时平衡调节两个三相拓扑电路。
作为本技术方案的进一步改进，所述均流模块包括变压器T1、T2、T3，其中，
所述变压器T1主绕组6脚接端子GRID-A，所述变压器T1主绕组4脚接所述第一补偿模块，所述变压器T1副绕组1接端子GRID-A，所述变压器T1副绕组3脚接所述第二补偿模块；
所述变压器T2主绕组6脚接端子GRID-B，所述变压器T2主绕组4脚接所述第一补偿模块，所述变压器T2副绕组1接端子GRID-B，所述变压器T2副绕组3脚接所述第二补偿模块；
所述变压器T3主绕组6脚接端子GRID-C，所述变压器T3主绕组4脚接所述第一补偿模块，所述变压器T3副绕组1接端子GRID-C，所述变压器T3副绕组3脚接所述第二补偿模块。
作为本技术方案的进一步改进，所述第一补偿模块包括电感L1、L2、L3和二极管D1、D2、D3、D4、D5、D6，第二补偿模块包括电感L4、L5、L6和二极管D7、D8、D9、D10、D11、D12，其中，
所述电感L1的2脚接所述二极管D1、D4，所述电感L1的1脚接所述变压器T1的4脚；
所述电感L2的2脚接所述二极管D2、D5，所述电感L2的1脚接所述变压器T2的4脚；
所述电感L3的2脚接所述二极管D3、D6，所述电感L3的1脚接所述变压器T3的4脚；
所述电感L4的2脚接所述二极管D7、D10，所述电感L4的1脚接所述变压器T1的3脚；
所述电感L5的2脚接所述二极管D8、D11，所述电感L5的1脚接所述变压器T2的3脚；
所述电感L6的2脚接所述二极管D9、D12，所述电感L6的1脚接所述变压器T3的3脚。
作为本技术方案的进一步改进，所述第一整流模块包括三个开关模组，即半导体开关S1和S2，半导体开关S3和S4，半导体开关S5和S6，所述第二整流模块包括三个开关模组，即半导体开关S7和S8，半导体开关S9和S10，半导体开关S11和S12，其中，
所述半导体开关S1的G极与所述半导体开关S2的G极均连接GA端，所述半导体开关S1的S极接所述半导体开关S2的D极，所述半导体S1的D极接所述电感L1的2脚；
所述半导体开关S3的G极与所述半导体开关S4的G极均连接GB端，所述半导体开关S3的S极接所述半导体开关S4的D极，所述半导体S3的D极接所述电感L2的2脚；
所述半导体开关S5的G极与所述半导体开关S6的G极均连接GC端，所述半导体开关S5的S极接所述半导体开关S6的D极，所述半导体S5的D极接所述电感L3的2脚；
所述半导体开关S7的G极与所述半导体开关S8的G极均连接GA端，所述半导体开关S7的S极接所述半导体开关S8的D极，所述半导体S7的D极接所述电感L4的2脚；
所述半导体开关S9的G极与所述半导体开关S10的G极均连接GB端，所述半导体开关S9的S极接所述半导体开关S10的D极，所述半导体S9的D极接所述电感L5的2脚；
所述半导体开关S11的G极与所述半导体开关S12的G极均连接GC端，所述半导体开关S11的S极接所述半导体开关S12的D极，所述半导体S11的D极接所述电感L6的2脚；
所述半导体开关S2、S4、S5的S极均接所述二极管D1、D2、D3、D4、D5、D6的另一端，所述半导体开关S8、S10、S12的S极均接所述二极管D7、D8、D9、D10、D11、D12的另一端。
作为本技术方案的进一步改进，所述二极管D1、D2、D3、D4、D5、D6的另一端与所述二极管D7、D8、D9、D10、D11、D12的另一端相连接，所述半导体开关S2、S4、S5的S极与所述半导体开关S8、S10、S12的S极相连接。
作为本技术方案的进一步改进，所述半导体开关S2、S4、S5的S极与所述二极管D1、D2、D3的另一端之间设有电容C1，所述半导体开关S2、S4、S5的S极与所述二极管D4、D5、D6的另一端之间设有电容C2，所述半导体开关S8、S10、S12的S极与所述二极管D7、D8、D9的另一端之间设有电容C3，所述半导体开关S8、S10、S12的S极与所述二极管D10、D11、D12的另一端之间设有电容C4。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果：
该输入输出并联的APFC实现电路中，通过在两个甚至多个并联AC/DC变换部分增加一个甚至多个变压器，以变压器的磁场抵消调节两个线圈的电压，从而使得两个甚至多个并联AC/DC变换部分达到被动均流的效果。
附图说明
图1为现有的三相三电平T型整流电路图；
图2为现有的三相三电平T型整流电路拓扑并联图；
图3为本实用新型的整体结构示意图；
图4为本实用新型的APFC实现电路图；
图5为本实用新型的应用电路图一；
图6为本实用新型的应用电路图二；
图7为本实用新型的应用电路图三；
图8为本实用新型的应用电路图四；
图9为本实用新型的应用电路图五。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
如图1所示，一个普通的三相三电平T型整流电路，当AC/DC变换部分功率在40KW时，每个器件需要两管并联，功率继续增加，电路如图2所示，两个三相三电平T型拓扑并联的方式，通过增加均流环来控制两个并联拓扑之间的均流，但这种电路连接方式存在以下缺点：
1、必须用6个电流采样，测量6个电感之后的电流波形，才能通过控制实现均；
2、在三相电流不平衡的时候，会导致前级适量控制调节很复杂，不利于工程实现；
3、受采样点数的影响，在一个开关周期内，采样点数有限，不能真实的还原电流的实时值；
4、由于多一个均流环路，控制参数调节更加复杂。
因此请参阅图3-4所示，本实施例目的在于，提供了一种输入输出并联的APFC实现电路，包括第一整流模块、第二整流模块、第一补偿模块、第二补偿模块和均流模块，第一整流模块连接第一补偿模块，第二整流模块连接第二补偿模块，第一补偿模块和第二补偿模块均接均流模块，其中，
第一整流模块和第二整流模块通过半导体开关对充电电压进行整流，第一补偿模块和第二补偿模块用于对电路的功率因数的补偿，第一整流模块和第一补偿模块组成三相拓扑电路，第二整流模块和第二补偿模块组成另一个三相拓扑电路，两个三相拓扑电路相并联，均流模块用于实时平衡调节两个三相拓扑电路。
原理：通过在拓扑电路并联部分增加均流模块，均流模块通过以变压器的磁场抵消调节两个线圈的电压，从而使得并联拓扑电路达到被动均流的效果。
均流模块包括变压器T1、T2、T3，且变压器T1、T2、T3均为螺旋式线圈变压器，螺旋式线圈变压器的主要特点是由许多平行导线、线饼绕成一个螺旋，一个线饼是一圈线圈，螺旋式线圈变压器具有良好的机械稳定性和散热性，适用于电动汽车充电器，
其中，变压器T1主绕组6脚接端子GRID-A，变压器T1主绕组4脚接第一补偿模块，变压器T1副绕组1脚接端子GRID-A，变压器T1副绕组3脚接第二补偿模块；
变压器T2主绕组6脚接端子GRID-B，变压器T2主绕组4脚接第一补偿模块，变压器T2副绕组1脚接端子GRID-B，变压器T2副绕组3脚接第二补偿模块；
变压器T3主绕组6脚接端子GRID-C，变压器T3主绕组4脚接第一补偿模块，变压器T3副绕组1脚接端子GRID-C，变压器T3副绕组3脚接第二补偿模块。
通过在两个甚至多个并联AC/DC变换部分增加一个甚至多个变压器，能够使得两个甚至多个并联AC/DC变换部分达到被动均流的效果。
第一补偿模块包括电感L1、L2、L3和二极管D1、D2、D3、D4、D5、D6，第二补偿模块包括电感L4、L5、L6和二极管D7、D8、D9、D10、D11、D12，且电感L1、L2、L3、L4、L5、L6均为镍锌磁芯的磁环电感，具有抑制电源线、信号线上的干扰，同时还具有吸收静电脉冲能力，
其中，电感L1的2脚接二极管D1、D4，电感L1的1脚接变压器T1的4脚；
电感L2的2脚接二极管D2、D5，电感L2的1脚接变压器T2的4脚；
电感L3的2脚接二极管D3、D6，电感L3的1脚接变压器T3的4脚；
电感L4的2脚接二极管D7、D10，电感L4的1脚接变压器T1的3脚；
电感L5的2脚接二极管D8、D11，电感L5的1脚接变压器T2的3脚；
电感L6的2脚接二极管D9、D12，电感L6的1脚接变压器T3的3脚。
二极管用于在充电时且充电电压高于充电器电压时进行截流，通过电感抑制电路中的共模干扰信号，起到滤波作用，减少电路中的无功功率，从而提高电路功率因数。
第一整流模块包括三个开关模组，即半导体开关S1和S2，半导体开关S3和S4，半导体开关S5和S6，
其中，半导体开关S1的G极与半导体开关S2的G极均连接GA端，半导体开关S1的S极接半导体开关S2的D极，半导体S1的D极接电感L1的2脚；
半导体开关S3的G极与半导体开关S4的G极均连接GB端，半导体开关S3的S极接半导体开关S4的D极，半导体S3的D极接电感L2的2脚；
半导体开关S5的G极与半导体开关S6的G极均连接GC端，半导体开关S5的S极接半导体开关S6的D极，半导体S5的D极接电感L3的2脚；
第二整流模块包括三个开关模组，即半导体开关S7和S8，半导体开关S9和S10，半导体开关S11和S12，
其中，半导体开关S7的G极与半导体开关S8的G极均连接GA端，半导体开关S7的S极接半导体开关S8的D极，半导体S7的D极接电感L4的2脚；
半导体开关S9的G极与半导体开关S10的G极均连接GB端，半导体开关S9的S极接半导体开关S10的D极，半导体S9的D极接电感L5的2脚；
半导体开关S11的G极与半导体开关S12的G极均连接GC端，半导体开关S11的S极接半导体开关S12的D极，半导体S11的D极接电感L6的2脚；
半导体开关S2、S4、S5的S极均接二极管D1、D2、D3、D4、D5、D6的另一端，半导体开关S8、S10、S12的S极均接二极管D7、D8、D9、D10、D11、D12的另一端。
通过控制半导体开关的导通和截止状态，能够实现对电路的开关控制，并且能够对电源信号进行调节和变换来满足不同电源输出需求。
二极管D1、D2、D3、D4、D5、D6的另一端与二极管D7、D8、D9、D10、D11、D12的另一端相连接，半导体开关S2、S4、S5的S极与半导体开关S8、S10、S12的S极相连接。
通过两个模块并联的方式，能够增加充电器的功率。
半导体开关S2、S4、S5的S极与二极管D1、D2、D3的另一端之间设有电容C1，半导体开关S2、S4、S5的S极与二极管D4、D5、D6的另一端之间设有电容C2，半导体开关S8、S10、S12的S极与二极管D7、D8、D9的另一端之间设有电容C3，半导体开关S8、S10、S12的S极与二极管D10、D11、D12的另一端之间设有电容C4。
当电容两端施加电压时，电容会存储电荷形成电场，电路中电容与电感组合，当电感元件产生电感电压时，电容会吸收电感电压从而稳定电路。
本发明具有以下优点：
1、只需要在任意两相变压器之前，加上电流采样就可以实现前级的整流控制，因为磁电流可以实现被动均流，不需要程序控制；
2、在三相电流不平衡的时候，也没有均流环路的参与，控制简单易于实现；
3、实时被动调节两路处于均流状态；
4、无均流环路，被动均流，简化调试过程；
跟单个拓扑的控制方式相同，程序控制思路一模一样，不改变调试人员的调试习惯。
本实施例在具体使用时，以A相为例，当电感L1的电流和电感L4电流相等时，变压器T1的初次级磁场相互抵消，初次级线圈电压相等且为零，即U64＝U13＝0V；
当电感L1电流大于电感L4电流时，变压器T1的6、4线圈磁场大于1、3线圈磁场，即U64＞U13，会使得电感L1的压降降低，电感L4的压降升高，直到电流相等；
当电感L1电流小于电感L4电流时，变压器T1的6、4线圈磁场小于1、3线圈磁场，即U64＜U13，会使得电感L1的压降升高，电感L4的压降降低，直到电流相等。
此原理可以广泛应用到如图5-9所示电路中，控制上可以不用增加均流环，得到很好的均流效果。
以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本实用新型的优选例，并不用来限制本实用新型，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (6)
1.一种输入输出并联的APFC实现电路，其特征在于：包括第一整流模块、第二整流模块、第一补偿模块、第二补偿模块和均流模块，所述第一整流模块连接所述第一补偿模块，所述第二整流模块连接所述第二补偿模块，所述第一补偿模块和所述第二补偿模块均接所述均流模块，其中，
所述第一整流模块和所述第二整流模块通过半导体开关对充电电压进行整流，所述第一补偿模块和所述第二补偿模块用于对电路的功率因数的补偿，所述第一整流模块和所述第一补偿模块组成三相拓扑电路，所述第二整流模块和所述第二补偿模块组成另一个三相拓扑电路，两个三相拓扑电路相并联，所述均流模块用于实时平衡调节两个三相拓扑电路。
2.根据权利要求1所述的输入输出并联的APFC实现电路，其特征在于：所述均流模块包括变压器T1、T2、T3，其中，
所述变压器T1主绕组6脚接端子GRID-A，所述变压器T1主绕组4脚接所述第一补偿模块，所述变压器T1副绕组1脚接端子GRID-A，所述变压器T1副绕组3脚接所述第二补偿模块；
所述变压器T2主绕组6脚接端子GRID-B，所述变压器T2主绕组4脚接所述第一补偿模块，所述变压器T2副绕组1脚接端子GRID-B，所述变压器T2副绕组3脚接所述第二补偿模块；
所述变压器T3主绕组6脚接端子GRID-C，所述变压器T3主绕组4脚接所述第一补偿模块，所述变压器T3副绕组1脚接端子GRID-C，所述变压器T3副绕组3脚接所述第二补偿模块。
3.根据权利要求2所述的输入输出并联的APFC实现电路，其特征在于：所述第一补偿模块包括电感L1、L2、L3和二极管D1、D2、D3、D4、D5、D6，第二补偿模块包括电感L4、L5、L6和二极管D7、D8、D9、D10、D11、D12，其中，
所述电感L1的2脚接所述二极管D1、D4，所述电感L1的1脚接所述变压器T1的4脚；
所述电感L2的2脚接所述二极管D2、D5，所述电感L2的1脚接所述变压器T2的4脚；
所述电感L3的2脚接所述二极管D3、D6，所述电感L3的1脚接所述变压器T3的4脚；
所述电感L4的2脚接所述二极管D7、D10，所述电感L4的1脚接所述变压器T1的3脚；
所述电感L5的2脚接所述二极管D8、D11，所述电感L5的1脚接所述变压器T2的3脚；
所述电感L6的2脚接所述二极管D9、D12，所述电感L6的1脚接所述变压器T3的3脚。
4.根据权利要求3所述的输入输出并联的APFC实现电路，其特征在于：所述第一整流模块包括三个开关模组，即半导体开关S1和S2，半导体开关S3和S4，半导体开关S5和S6，所述第二整流模块包括三个开关模组，即半导体开关S7和S8，半导体开关S9和S10，半导体开关S11和S12，其中，
所述半导体开关S1的G极与所述半导体开关S2的G极均连接GA端，所述半导体开关S1的S极接所述半导体开关S2的D极，所述半导体S1的D极接所述电感L1的2脚；
所述半导体开关S3的G极与所述半导体开关S4的G极均连接GB端，所述半导体开关S3的S极接所述半导体开关S4的D极，所述半导体S3的D极接所述电感L2的2脚；
所述半导体开关S5的G极与所述半导体开关S6的G极均连接GC端，所述半导体开关S5的S极接所述半导体开关S6的D极，所述半导体S5的D极接所述电感L3的2脚；
所述半导体开关S7的G极与所述半导体开关S8的G极均连接GA端，所述半导体开关S7的S极接所述半导体开关S8的D极，所述半导体S7的D极接所述电感L4的2脚；
所述半导体开关S9的G极与所述半导体开关S10的G极均连接GB端，所述半导体开关S9的S极接所述半导体开关S10的D极，所述半导体S9的D极接所述电感L5的2脚；
所述半导体开关S11的G极与所述半导体开关S12的G极均连接GC端，所述半导体开关S11的S极接所述半导体开关S12的D极，所述半导体S11的D极接所述电感L6的2脚；
所述半导体开关S2、S4、S5的S极均接所述二极管D1、D2、D3、D4、D5、D6的另一端，所述半导体开关S8、S10、S12的S极均接所述二极管D7、D8、D9、D10、D11、D12的另一端。
5.根据权利要求4所述的输入输出并联的APFC实现电路，其特征在于：所述二极管D1、D2、D3、D4、D5、D6的另一端与所述二极管D7、D8、D9、D10、D11、D12的另一端相连接，所述半导体开关S2、S4、S5的S极与所述半导体开关S8、S10、S12的S极相连接。
6.根据权利要求4所述的输入输出并联的APFC实现电路，其特征在于：所述半导体开关S2、S4、S5的S极与所述二极管D1、D2、D3的另一端之间设有电容C1，所述半导体开关S2、S4、S5的S极与所述二极管D4、D5、D6的另一端之间设有电容C2，所述半导体开关S8、S10、S12的S极与所述二极管D7、D8、D9的另一端之间设有电容C3，所述半导体开关S8、S10、S12的S极与所述二极管D10、D11、D12的另一端之间设有电容C4。
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| CN202320632965.7U CN220421673U (zh) | 2023-03-28 | 2023-03-28 | 一种输入输出并联的apfc实现电路 |
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