[发明专利]交直流整流装置

说明书

技术领域

本发明涉及电力变电领域，尤其涉及一种交直流整流装置。

背景技术

目前，通信电源、电力操作电源、工业电源等领域广泛使用交直流整流装置。图1示出了现有技术交流直流变换装置示意图，包括交直流变换器模块，PFC功率因数校正模块，以及直流直流变换器模块。现有技术中的PFC功率因数校正模块通常采用Boost电路，直流直流变换器模块通常采用半桥串联谐振直流直流变换器或者全桥串联谐振直流直流变换器。半桥串联谐振直流直流变换器从直流母线电容中抽取电流。由于PFC功率因数校正模块输出电流为半波正弦，而半桥串联谐振直流直流变换器输入功率在工频段可以看作恒定功率，因此，需要直流母线电容存储或者释放工频级PFC电流能量。另外，为了滤除boost电路输出的开关纹波，boost电路一般需要接较大的直流母线电容，而PFC功率因数校正模块的后级为直流直流变换器模块，其功率脉冲瞬时也从直流母线电容取电。因此，该直流母线电容承担滤除PFC功率因数校正模块输出纹波电流、提供直流直流变换器模块开关频率级脉冲纹波电流的功能。

现有技术PFC功率因数校正模块输出电流波形如图2所示，其中交流成分流过(图2中的L1)直流母线电容，直流成分(图2中的S1)流过直流直流变换器模块。流入直流母线电容的交流电流很大，如果boost电路的电感电流连续，基本上可以看作是从0到峰值的脉冲电流。

PFC功率因数校正模块和半桥串联谐振直流直流变换器在开关频率级的功率平衡中，直流母线电容也扮演着不可或缺的作用。从图3可以看出，半桥串联谐振直流直流变换器开关频率级的输入电流(图3中的gn和gp)和开关频率级交流纹波(图3中的A)比较大，由于半桥串联谐振直流直流变换器谐振电感电流近似正弦，造成输入电流半波正弦波形从波峰到波谷具有很大的交流纹波；同时，因为开关管寄生体二极管的续流作用，直流母线电容输出电流还有负向成分，加剧了交流纹波的幅度，使直流母线电容开关频率级的电流纹波输出分量较大。该直流母线电容一般由电解电容组成，而电解电容本身等效串联阻抗(ESR)会因流经该电容的交流纹波有效值而发热，在ESR一定的情况下，如果散热条件不变，交流纹波越大，发热越严重，电解电容的寿命越低，从而成为整个交流直流整流装置寿命设计的软肋。

为了解决这个问题，传统方法为多并联直流母线电解电容，或者选用低ESR的电解电容，或者改善散热条件，使电解电容寿命得到延长。但是电解电容，尤其是通信电源所用的耐压等级为直流450V的电解电容，所占体积大，成本高，改善散热条件方法，在电解电容发热较为严重的情况下作用也不是很明显。

发明内容

本发明提出一种交直流整流装置，减小直流母线电容的波纹电流。

本发明提出一种交直流整流装置包括PFC功率因数校正模块、直流母线电容和直流直流变换器模块，直流母线电容并联连接在至少两路相互并联的PFC功率因数校正模块和至少两路相互并联的直流直流变换器模块之间。

上述至少两路相互并联的PFC功率因数校正模块的相位相互错开。

上述至少两路相互并联的直流直流变换器模块的相位相互错开。

上述相位相互错开的角度为用2⑦???除以相互并联的PFC功率因数校正模块的个数得到的商。

上述相位相互错开的角度为用⑦???除以相互并联的直流直流变换器模块的个数得到的商。

上述交直流整流装置还包括至少一过流保护模块，过流保护模块分别与至少一直流直流变换器模块相连接，分别保护至少一直流直流变换器模块。

上述过流保护模块采用二极管，直流直流变换器模块包括谐振电容，二极管并联在直流直流变换器模块上的谐振电容两端。

本发明同时并联PFC功率因数校正模块和直流直流变换器模块，减小了功率因数校正环节输出至直流母线电容的开关频率级纹波电流，同时也减小了从直流母线电容输出至直流直流变换器模块的纹波电流，降低了直流母线电容的发热量，延长了直流母线电容的使用寿命，进而提高了整个交直流整流装置的使用寿命。

附图说明

图1是本发明现有技术交流直流变换器原理示意图；

图2是本发明现有技术单路PFC功率因数校正模块输出开关频率级纹波电流波形；

图3是本发明现有技术直流母线电容输入至半桥串联谐振直流直流变换器的开关频率级纹波电流波形；

图4是本发明第一实施例结构示意图；

图5是本发明第一实施例电路示意图；

图6是交错并联的PFC功率因数校正模块输出的纹波电流和单路PFC功率因数校正模块输出纹波电流；