[实用新型]大功率高效用能型高频开关电源

说明书

技术领域

本实用新型专利涉及一种开关电源，特别涉及一种大功率高效用能型高频开关电源。

背景技术

在电力电子技术的应用及各种电源系统中，开关电源技术均处于核心地位。在电动汽车，变频传动和电解电镀行业中，更是离不开开关电源技术，通过开关电源改变用电频率，从而达到近于理想的负载匹配和驱动控制。传统的晶闸管或者二极管整流电路非常庞大而笨重，如果采用高顿开关电源技术，其体积和重量都会大幅度下降，而且可极大提高电源利用效率、节省材料、降低成本，实现高效率用电和高品质用电相结合。

针对大型电解电镀电源，传统电镀电解直流电源采用晶闸管相控整流模式，所以当可控硅导通角小时功率因数低，对电网产生谐波含量大，直接导致配备电力变压器、连接导线、开关等容量增加，一般容量大的可控硅整流器还需要增加额外的谐波治理和功率因数补偿装置，使得用户总投资成本大大增加。

本专利采用一种三相电流型逆变器进行高效PWM整流，相对于电压型逆变器，电流型逆变器提供的是恒定的直流电流，其直流电压可调，并且低于电源电压。另外，电流型逆变器具有动态响应快，便于四象限运行，限流能力强，短路保护可靠性高，能在宽范围内精确控制等优点。利用高频PWM调制技术，控制电流型逆变器开关管的开通与关断时间，来实现直流侧调流的目的，它的功率因数非常高，一般可以达到0.95以上，谐波含量很小，具有控制精度高，输出波形好，节能省电等特点。高频开关电源的DC/DC变换侧采用一种由单相逆变器，高频耦合变压器和低压全波整流器构成的拓扑结构，它能将直流电逆变成高频交流电，然后通过低压全波整流器转换为期望的电压电流信号，因此实现能量的高效传输，大大提高开关电源的效率。此外，高频开关电源对电网容量要求也更小，同样大的电源，所需的电网容量可以降低20-30％。因此，高频开关电源控制以其速度快、稳压/稳流精度高、功率因素及效率高、纹波系数低，对电镀电源质量更有优势，成为开关电源的重要选择。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对现有技术的不足，提供一种效率高、直流电流纹波小、响应速度快、电压电流畸变小的大功率高效用能型高频开关电源。

为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：一种大功率高效用能型高频开关电源，包括三相电流型逆变器，还包括由单相全桥逆变器、高频耦合变压器和低压整流器依次串联组成的高频DC/DC变换器，三相电流型逆变器的输入端接一组三相Y型连接的电容，并通过三相电感L与电网相连，三相电流型逆变器输出端与高频DC/DC变换器相连。

所述三相电流型逆变器直流侧与高频DC/DC变换器的单相全桥逆变器之间并联有反向续流二极管和电容，反向续流二极管和电容之间串联了一个大电感。

以下对本实用新型作进一步详细说明：

三相交流电经过三相电流型逆变器进行PWM整流后，得到直流电压电流。通过单相逆变器将直流电逆变成高频交流电，然后经高频耦合变压器变换到次级，再经低压全波整流器整流滤波得到需要的输出电压电流量。其中，三相电流型逆变器交流侧并接电容，通过电感连接到电网。三相电流型逆变器的直流侧反向并联一个续流二极管，之后串联大电感，抑制直流侧电流的脉动。三相电流型逆变器通过采用高功率因数的PWM整流方式，实现电能的高效利用，并减小系统的电压电流畸变率，从而大大提高开关电源工作效率。针对由单相逆变器，高频耦合变压器和低压全波整流器构成的高频DC/DC变换器，通过采用一种基于虚拟电阻的电流电压双环控制方法，实现高频DC/DC变换器的恒压恒流输出，并具有抑制扰动的能力，提高装置的可靠性。通过基于虚拟电阻的电压反馈方法，使高频DC/DC变换器在控制上具有相同的输出特性，不受其物理输出特性的影响，可以实现多台逆变器并联的自均流控制。

本发明的有益效果是：大功率高频开关电源采用高频PWM整流和高频逆变，与二极管整流器相比，具有控制精度高，输出波形好，节能省电，功率因数高、谐波含量低，隔离性强，模块化结构等特点；三相电流型逆变器采用一种负载功率前馈的高功率因数PWM整流方式实现系统的快速响应，迅速跟踪负载的变化，通过闭环控制达到系统功率为1的目的，实现系统的高效用电，减少电网的电压电流畸变率。高频DC/DC变换器采用基于虚拟电阻的电流电压双环控制方法，保证输出直流电流电压的稳定。通过采用虚拟电阻的电压反馈方法，从控制上改变高频DC/DC变换器的输出特性，实现多台并联高频DC/DC变换器的自均流控制，从而省去了复杂的通讯系统，降低了成本，大大提高开关电源可靠性。

附图说明

图1为大功率高频开关电源结构图；