[发明专利]一种大功率高频开关电源模块及装置

权利要求书

1.一种大功率高频开关电源模块，其特征在于：

包括交流输入端口(1)、整流桥模块(2)、功率因数校正电路(3)、LC滤波电路(4)、至少一个高频DC/DC变换模块(5)、输出滤波电容(8)、输出电流传感器(9)、直流输出端口(10)、控制模块(11)；

所述交流输入端口(1)接三相交流电，三相交流电依次经过整流桥模块(2)、功率因数校正电路(3)、LC滤波电路(4)、高频DC/DC变换模块(5)、输出滤波电容(8)，变换成高性能的直流电，通过直流输出端口(10)给负载供电，电源输出母排上安装有电流传感器(9)；

所述高频DC/DC变换模块(5)由高频逆变桥(51)、谐振电感(52)、谐振电容(53)、高频变压器(54)、高频整流电路(56)、高频滤波电容(57)、电流互感器(54)组成，所述高频逆变桥(51)由四只功率开关管及其反并联二极管和并联寄生电容组成，逆变桥(51)的输出回路串联有谐振电感(52)、谐振电容(53)、高频变压器(54)原边，同时在该回路中还安装有电流互感器(55)，高频变压器(54)副边的输出作为高频整流电路(56)的输入，高频整流电路(56)的输出正负极之间并联连接高频滤波电容(57)；

所述控制模块(11)由数字控制器(12)和模拟控制器(13)组成，数字控制器(12)以微处理器及其外围电路为核心，通过通信端口(24)接收上位机或远控系统的指令，通过数据采集端口(23)采集电源运行数据，通过模拟量输出端口下发电压设定值(14)给模拟控制器；

模拟控制器(13)由模拟元器件组成，根据电源输出电压设定值(14)、电源输出电流测量值(15)、电源输出电压测量值(16)、高频DC/DC变换模块中逆变桥输出电流测量值进行PID运算，调节移相角的大小，输出PWM脉冲信号控制高频DC/DC变化模块中逆变桥开关管的导通和关断，确保电源输出电压值跟踪电压设定值。

2.根据权利要求1所述的大功率高频开关电源模块，其特征在于：

所述高频DC/DC变换模块(5)为N个，N为大于等于1的自然数，N个高频DC/DC变换模块的输入端并联在一起，接到LC滤波电路(4)的输出，N个高频DC/DC变换模块的输出端串并联即串联或并联在一起，串并联后的输出正负极之间并联连接输出滤波电容(8)。

3.根据权利要求1所述的大功率高频开关电源模块，其特征在于：

所述整流桥模块(2)，为六只二极管组成三相桥式不可控整流电路，输入为三相交流电，输出为有较大脉动的直流电，输出端正负极之间并联连接功率因数校正电路(3)，功率因数校正电路(3)的输出连接LC滤波电路(4)；

所述功率因数校正电路(3)为无源功率因数校正电路，由电阻器和电容器串联组成，串联后的一端连接整流桥模块(2)输出的正极，另一端连接整流桥模块(2)输出的负极。

4.根据权利要求1所述的大功率高频开关电源模块，其特征在于：所述高频DC/DC变换模块的高频逆变桥(51)中四个功率开关管采用PWM移相控制，四只开关管均工作在软开关状态。

5.根据权利要求1所述的大功率高频开关电源模块，其特征在于：

所述高频DC/DC变换模块中高频逆变桥(51)使用的功率开关管采用碳化硅功率MOSFET，高频整流电路(56)中使用的二极管为快恢复二极管。

6.根据权利要求3所述的大功率高频开关电源模块，其特征在于：

所述LC滤波电路(4)由一个滤波电感和两个滤波电容组成，其中第一滤波电容并联在功率因数校正电路(3)输出的正、负极母排之间，第一滤波电容的输出正负母排上串联滤波电感，第二滤波电容并联在滤波电感输出的正负极母排之间，LC滤波电路(4)的输出连接到高频DC/DC变换模块(5)的输入。

7.一种大功率高频开关电源装置，其特征在于：

包括M个如权利要求2所述的大功率高频开关电源模块，M为大于1的自然数；

M个大功率高频开关电源模块并联，所有大功率高频开关电源模块均具有相同的结构和接口。