[发明专利]直流斩波的线性AC-DC变换器

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种电力电子技术领域的装置，具体是一种直流斩波的线性AC-DC变换器。

背景技术

在电力电子技术领域，对于高压交流电压输入-低压交流或低压直流电压输出的应用场合，为了降低工频变压器尺寸，人们已经将注意力转移到电力电子变压器上，试图降低变压器尺寸、提高转换效率和节约用材。为了完成高压交流电压输入-低压交流输出，可以采用交-交变换器，也可以采用交-直-交两级变换器结构，其中交-直变换器部分可以独立成为产品，输出较低的直流电压，后级可再配置常规的直-交变换器，最终输出低压交流电压。采用电力电子变压器代替传统的电力变压器，有一个功能是不能跨越的，即降压功能，也就是需要将工频高压交流电压转换为高频交流电压，为此可以采用多种方法，其中一种就是采用交-交变换器的方法实现工频高压交流电压到高频低压交流电压的转换。但是如果不加以正确处理，工频高压交流电源就会出现功率因数不为1的情况，大量的谐波电流会产生非常多种的危害，为此必须加以处置。

交-交变换器主要有两种类型：直接交-交变换器和间接交-交变换器，直接交-交变换器包括矩阵变换器和周波变换器，间接交-交变换器包括交直交变换器。单相输入的直接交-交变换器的电路简单，控制容易，成本较低，但是其功能受限，调压与变频能力差，低压穿越能力差，输入功率因数低。三相输入的直接交-交变换器的功能齐全，性能高，但是其电路复杂，控制繁琐，成本高，低压穿越能力差。单相、三相输入的间接交-交变换器包括两级结构：前级AC-DC变换器和后级DC-AC变换器，其功能齐全，性能高，低压穿越能力强，但是需要采用初级功率因数校正器来降低网侧谐波电流。

经过对现有适合高压交流电压输入-低压交流或低压直流电压输出应用场合的交交变换器技术的检索发现，“基于单相矩阵变换器的非接触供电系统研究”(电力电子技术，2009年第11期43卷)和“基于矩阵变换器拓扑结构的调压器的设计实现”(上海师范大学学报，2009年第1期38卷)中描述的单相-单相交-交变换器的功能和性能较差，输出电压的变频调压能力和输入阻抗呈现非线性，很难推广到三相-单相变换器；中国专利号：02139030.4，专利名称：电力电子变压器，描述的电力电子变压器的拓扑和工作原理都及其复杂，应用难度非常高。

综上所述，直接交-交变换器存在控制复杂和输入功率因数低的不足，间接交-交变换器需要输入功率因数校正来降低网侧谐波干扰。随着实践应用的扩大，设计一种结构简单、功能全面、高输入功率因数的交-交变换器已成为本领域技术人员的当务之急。

在间接交-交变换器领域，最终需要的电源为交流电源，而该交流电源的前级电路需要输出直流电压。撇开间接交-交变换器最后级的逆变电路，其余的电路就为AC-DC变换器。如果AC-DC变换器的功能与性能优越，则间接交-交变换器的功能与性能就优越。因此设计一种结构简单、功能全面、高输入功率因数的AC-DC变换器也是本领域技术人员的当务之急。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种直流斩波的线性AC-DC变换器，能够实现交流-直流变换，具有线性输入阻抗，输出直流电压升降可调的功能，同时具有结构简单、控制容易和成本低廉的优点。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括：高频变换电路和阻抗变换电路，其中：高频变换电路的输出端与阻抗变换电路的输入端相连。

所述的高频变换电路包括：依次级联的第一滤波电路、整流桥、直流斩波电路、高频变压器和第二滤波电路。

所述的第一滤波电路和第二滤波电路均为LC滤波器。

所述的整流桥为二极管整流桥。

所述的直流斩波电路由两个逆导开关组成，其中：第一逆导开关的发射极与第二逆导开关的集电极连接，第一逆导开关的集电极、第二逆导开关的发射极分别与整流桥的第一、第二桥臂的中点相连，第二逆导开关两端与高频变压器的两端连接。

所述的阻抗变换电路为升压电路，该升压电路的输出端输出直流电压，该升压电路包括：第三电感、第三逆导开关、二极管、电解电容和交流电容，其中：电解电容和交流电容分别跨接于升压电路的输出端，第三电感的一端分别与第二滤波电路的电容和电感相连，第三电感的另一端分别与第三逆导开关的集电极和二极管的阳极相连，第三逆导开关的发射极分别与第二滤波电路的电容和高频变压器相连，二极管的阴极为升压电路的输出端正极。