[实用新型]一种单相电压型变换器消除二次纹波电路

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种变换器消除二次纹波电路，尤其涉及一种单相电压型变换器消除二次纹波电路。 

背景技术

在中小功率场合，单相变换器得到非常广泛的应用。现有应用最广的单相变换器为图1所示H桥变换器，但当交流侧电压为交流，输入电流为同频率的交流时，直流侧会产生二次纹波，该纹波会对直流侧电能质量，系统的稳定性，以及直流侧设备的寿命等都会造成不利的影响。传统的解决方法为在直流侧并联非常大电容C_dc，用来抑制二次纹波，但此方法会导致整个变换器的体积增大，造价上升，系统的功率密度大大降低。并且，该方法只能抑制并不能消除直流侧的二次纹波,当直流侧电压较高或对直流侧电压精度要求较高时，整个变换器的体积和造价更会大幅上升。 

对此，文献与实用新型对上述H桥变换电路提出改进措施，例如，在期刊《IEEETRANSACTIONS ON INDUSTRIAL ELECTRONICS》1997年，第44卷，第4期，第447至455页中刊登“A Unity Power Factor PWM Rectifier with DC Ripple Compensation”一文（作者Toshihisa Shimizu等）提出在H桥变换器直流侧附加一组开关管桥臂，将二次纹波能量存储于交流侧滤波电容；期刊《IEEE TRANSACTIONS ON INDUSTRY APPLICATIONS》2000年，第36卷，第5期，第1419至1429页中刊登“DC Ripple Current Reduction on a Single-PhasePWM Voltage-Source Rectifier”一文（作者Toshihisa Shimizu等）提出在H桥变换器直流侧附加一组开关管桥臂，并将二纹波能量存储于附加电感中。专利号为CA 02732525的加拿大专利提出一种消减直流侧二次纹波的方法，其拓扑结构如图2所示：该电路在保持原有H桥变换电路不变的前提下，在其直流侧并联双向斩波电路，可以将此二次纹波功率存储于附加电容C中。该电路与H桥变换电路相比，增加了两个开关管，一个电感与一个附加电容，使得变换器的造价会提高，且由于附加开关管存在开关损耗与导通损耗，该电路的效率也会下降。 

上述三种方法均为在不改变原有H桥变换电路的基础上，在变换器直流侧附加开关管，并且加入储能设备，通过控制附加开关管从而使二次纹波功率存储于储能设备中，它们均可以减小变换器的直流侧电容C_dc，使系统的功率密度升高，体积降低。但以上三种方法均需要额外附加两个开关管，大大增加了变换器的成本与系统出故障的概率，且由于附加开关管存 在开关损耗与导通损耗，从而大大降低了变换器的效率。 

实用新型内容

本实用新型的目的就是为了解决上述问题，提供一种单相电压型变换器消除二次纹波电路，它具有用附加电容来吸收二次纹波功率，从而达到消减直流侧二次纹波的优点。 

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案： 

一种单相电压型变换器消除二次纹波电路，它包括交流侧、变换器和直流侧，所述交流侧通过电感与变换器连接，变换器的另一侧与直流侧连接，在直流侧负端与交流侧输入端之间连接电容C。 

所述交流侧分为第一交流端和第二交流端，所述变换器包括并联的A相桥臂、B相桥臂和电容C_dc，第一交流端通过电感L2与变换器的A相桥臂连接，第二交流端通过电感L1与B相桥臂连接，电容C_dc与直流侧连接，第二交流端与直流侧负端连接有电容C。 

所述A相桥臂由串联的开关管S1和开关管S2组成，B相桥臂由串联的开关管S3和开关管S4组成，开关管S1和开关管S2的连接点与电感L2连接，开关管S3和开关管S4的连接点与电感L1连接。 

所述开关管S1、开关管S2、开关管S3和开关管S4为场效应管或绝缘栅晶体管。 

图3中6与7为电源或负载，当交流侧6为电源，直流侧7为负载时，功率由交流侧电源流入直流侧负载，此变换器为PWM整流器；当交流侧6为负载，直流侧7为电源时，功率由直流侧电源流入交流侧负载，此变换器为逆变器；当6与7均为电源时，通过控制四个开关管可以控制功率的流向，此变换器为双向变换器，即本实用新型的单相电压型变换器可工作于整流与逆变两种状态。