[发明专利]超大功率低谐波高功率因数高频开关电源拓扑

说明书

提供一种超大功率低谐波高功率因数高频开关电源拓扑，属于拓扑电路技术领域，通过交流侧电感(Lm、Ln、Lo)和受控开关(Qa、Qb、Qc、Qd、Qe、Qf)组成三相BOOST，给定不同的导通时序，可实现网侧高功率因素，低谐波，使储能电容(Cin1、Cin2)两端得到稳定的直流电压，可有效降低网侧谐波，改善功率因素，提高系统效率，为超大功率能源高效利用提供解决方案；采用N相并联BUCK电路，可有效降低负载侧电压电流纹波，控制容易，可实现很高的开关频率，从而大大得降低了磁性元器件的尺寸，提高了系统效率。

技术领域

本发明属于拓扑电路技术领域，具体涉及一种超大功率低谐波高功率因数高频开关电源拓扑。

背景技术

据分析，2001年以来我国能源消费结构并没有发生显著的改变。石化能源，特别是煤炭消费在一次能源消费中一直居于主导地位，所占的比重分别达到九成和六成以上。传统能源会对环境造成很大破坏，同时会造成多次污染。

随着现代工业的发展，人类对绿色能源的迫切需要，氢气渐渐被人们所重视。基于碱液电解水制氢，电解槽的独有特性，高效制氢电解槽需要较低的电压，超大电流，以市面上5m³/h电解槽为例，需要整流设备输出参数为102V/4600A，传统做法多为可控硅整流。利用传统的可控硅整流器(SCR)制氢设备效率低下，谐波较大，功率因素很低，对电网造成巨大危害的同时，低效率也对电能造成了极大的浪费。而且现有的拓扑图，因磁性器件的尺寸，工艺等一系列问题，开关电源功率受到了很大限制，30KW，50KW高频开关电源开发难度很大，需用到一些特殊的拓扑，成本很高，对于大规模制氢来讲，功率等级受到很大限制。因此有必要提出改进。

发明内容

本发明解决的技术问题：提供了一种超大功率低谐波高功率因数高频开关电源拓扑，本发明可有效的解决高频开关电源对功率的限制，可实现超大功率输出、极小体积、高效率、高功率因数、超低谐波的大功率拓扑，有效降低网侧谐波，改善功率因素，提高系统效率。

本发明采用的技术方案：超大功率低谐波高功率因数高频开关电源拓扑，包括降低网侧谐波和改善功率因素的拓扑电路，所述拓扑电路包括隔离变压器、断路器(K1)、熔丝(FU1、FU2、FU3)、预充电阻(Ra、Rb、Rc)、旁路接触器(Ka、Kb、Kc)、交流侧电感(Lm、Ln、Lo)、受控开关(Qa、Qb、Qc、Qd、Qe、Qf)、储能电容(Cin1、Cin2)、由放电电阻(Re、Rd)、受控开关(Qg、Qi、Qm、Qn)、谐振电容Cm、谐振电感Ls、均压薄膜电容(C1、C2、C3、C4、C5、C6)、隔离高频变压器(TR1、TR2、TR3、TR4、TR5、TR6)组成的全桥谐波电路、全波整流桥1、全波整流桥2、全波整流桥3、全波整流桥4、全波整流桥5、全波整流桥6、由储能电感(La、Lb、Lc、Ld、Le、Lf)和滤波电容(Ca、Cb、Cd、Ce、Cf、Cn)组成的滤波电路、由受控开关(K1、K2、K3、K4、K5、K6)、受控器件(Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6)、平波电感(L1、L2、L3、L4、L5、L6)组成的N相并联BUCK电路；

所述隔离变压器、断路器(K1)、熔丝(FU1、FU2、FU3)、预充电阻(Ra、Rb、Rc)、旁路接触器(Ka、Kb、Kc)、交流侧电感(Lm、Ln、Lo)依次串联连接；所述储能电容(Cin1、Cin2)串联连接，所述受控开关(Qa、Qd)串联后同时并联在串接的储能电容(Cin1、Cin2)两端，所述受控开关(Qb、Qe)串联后同时并联在串接的储能电容(Cin1、Cin2)两端，所述受控开关(Qc、Qf)串联后同时并联在串接的储能电容(Cin1、Cin2)两端，所述受控开关(Qa、Qd)相连接脚与交流侧电感(Lm)连接,所述受控开关(Qb、Qe)相连接脚与交流侧电感(Ln)连接,所述受控开关(Qc、Qf)相连接脚与交流侧电感(Lo)连接；