專利名稱：具有寬范圍直流電壓輸出特性的高頻開關(guān)整流電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電力電子設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種具有寬范圍直流電壓輸出特性
的高頻開關(guān)整流電源。
背景技術(shù)：
整流電源是將電網(wǎng)中交流電能變?yōu)橹绷麟娔艿难b置，其要求是輸出直流電壓、電 流可以在額定范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)。由于電路拓撲和元器件性能的，整流電源都有一定的調(diào)壓 范圍限制，即必須在輸出直流電壓超過一定的值后，才能允許額定電流的輸出。在低電壓、 大電流的運行工況下，可能導(dǎo)致器件損壞，并且運行效率下降。 常規(guī)高頻整流電源如圖l所示，首先將工頻的交流電網(wǎng)電源整流為直流電，再通 過高頻開關(guān)管逆變?yōu)楦哳l交流電，輸入高頻變壓器進行電壓變換，最后整流成為一定電壓 的直流電。具體的實施過程為在交流輸入后采用不控型的工頻二極管整流橋6，整流后的 直流母線1的電壓為定值，一般為510V ;直流母線1經(jīng)過高頻開關(guān)管2進行逆變，逆變后交 流電壓的峰峰值為510V ;高頻變壓器3 —次側(cè)交流電壓峰峰值也為510V ;高頻變壓器3 二 次側(cè)電壓值根據(jù)其變比也為一定值；最后高頻整流管4整流輸出直流電能；直流電的電壓 值調(diào)節(jié)依靠高頻開關(guān)管控制系統(tǒng)5調(diào)節(jié)高頻開關(guān)管2的占空比來完成；占空比越小時，高頻 開關(guān)管2、高頻變壓器3、高頻整流管4所承受的電流應(yīng)力就越大，其可靠性迅速下降，損耗 上升；因此，當直流電壓接近額定值(> 70%額定)時，可以實現(xiàn)額定電流輸出；當直流電 壓過小時(<70%額定)時，必須降電流使用。因此其調(diào)壓范圍窄，一般需要在額定電壓的 70%以上，才能夠到達額定電流輸出。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種具有寬范圍直流電壓輸出特性的高頻開關(guān)整流電源， 其調(diào)壓范圍寬，而且節(jié)能、節(jié)材。 本發(fā)明的目的可以通過以下的技術(shù)措施來實現(xiàn)，一種具有寬范圍直流電壓輸出特 性的高頻開關(guān)整流電源，包括整流橋、直流母線、高頻開關(guān)管、高頻變壓器、高頻整流管、高 頻開關(guān)管控制器，交流輸入經(jīng)整流橋整流后接入直流母線，直流母線上的電壓經(jīng)過高頻開 關(guān)管進行逆變，逆變后交流電壓接入高頻變壓器，再經(jīng)高頻變壓器變壓，最后高頻整流管整 流輸出直流電能；所述整流橋采用可控型的晶閘管整流橋，并增設(shè)相應(yīng)的晶閘管控制器； 晶閘管控制器采用調(diào)節(jié)晶閘管相控角調(diào)節(jié)輸入整流的晶閘管整流橋，改變整流輸出到直流 母線的電壓，完成粗調(diào)；高頻開關(guān)管控制器采用調(diào)節(jié)占空比調(diào)節(jié)高頻開關(guān)管完成細調(diào)；粗 調(diào)和細調(diào)相配合，使得高頻開關(guān)管、高頻變壓器、高頻整流管始終工作在大占空比的狀態(tài)。
作為對本發(fā)明的進一步改進，在整流電源上電初始階段，晶閘管控制器采用逐漸 增加晶閘管整流橋的相控角，使直流母線的電壓逐漸增加，以避免了對整流電源內(nèi)元器件 的浪涌沖擊。 作為對本發(fā)明的進一步改進，還設(shè)置總控制器，在整流電源的開、停機階段，協(xié)調(diào)控制器協(xié)調(diào)晶閘管控制器和高頻開關(guān)管控制器的工作時序，控制高頻開關(guān)管上主電壓和觸發(fā)電壓的時序，以提高高頻開關(guān)管的可靠性。 作為對本發(fā)明的進一步改進，所述晶閘管控制器中設(shè)有故障保護電路，當整流電源內(nèi)高頻部分發(fā)生故障時，晶閘管控制器切除晶閘管整流橋的控制脈沖，停止整流器的輸入。
本發(fā)明比較常用的整流電源，具有以下優(yōu)點 1、兼?zhèn)淞烁哳l整流電源節(jié)能、節(jié)材的優(yōu)點和晶閘管整流電源電壓調(diào)節(jié)范圍寬的優(yōu)點。 2、高頻開關(guān)管始終工作在大占空比、小電流應(yīng)力的狀態(tài)，提高了電源的可靠性。
3、晶閘管作為整流輸入可以實現(xiàn)整流電源直流母線的軟啟動，避免了電流沖擊造成的器件損壞和電磁干擾，提高了電源的可靠性。 4、晶閘管作為整流輸入可以實現(xiàn)整流電源一次回路和二次回路的時序控制，提高了高頻開關(guān)管的可靠性。 5、晶閘管作為整流輸入可以實現(xiàn)一定的主回路保護功能，在故障情況下可以隔離故障點。


圖1是常規(guī)高頻開關(guān)整流電源的系統(tǒng)圖； 圖2是具有寬范圍電壓輸出特性的高頻開關(guān)整流電源系統(tǒng)圖； 圖示說明 1-直流母線；2_高頻開關(guān)管；3_高頻變壓器；4_高頻整流管； 5-高頻開關(guān)管控制器；6_工頻二極管整流橋；7_晶閘管控制器； 8-總控制器；9-晶閘管整流橋。
具體實施例方式
如圖2，本發(fā)明中包括可控型的晶閘管整流橋9、晶閘管控制器7、直流母線1、高頻開關(guān)管2、高頻變壓器3、高頻整流管4、高頻開關(guān)管控制器5 。高頻整流電源在交流輸入后經(jīng)可控型的晶閘管整流橋9整流，晶閘管控制器7可以通過相控的方法控制整流后的直流母線電壓，采用調(diào)節(jié)晶閘管相控角調(diào)節(jié)輸入整流的晶閘管整流橋，改變整流輸出到直流母線的電壓；這樣整流后的直流母線1電壓為可變值，實際輸出值依靠晶閘管的相控角可調(diào)，范圍是0 510V ;直流母線1經(jīng)過高頻開關(guān)管2進行逆變，因此，逆變后交流電壓的峰峰值為0 510V的可變值；高頻變壓器3 —次側(cè)交流電壓峰峰值也為0 510V的可變值；高頻變壓器3 二次側(cè)電壓值根據(jù)其變比也為可變值；最后高頻整流管4整流輸出直流電能。輸出直流電的電壓值調(diào)節(jié)依靠晶閘管控制器7和高頻開關(guān)管控制器5共同完成，晶閘管控制器7跟據(jù)輸出電壓的實際值先進行粗調(diào)，通過調(diào)節(jié)晶閘管相控角，使直流母線電壓略高于所需要的值；高頻開關(guān)管控制器5再調(diào)節(jié)占空比細調(diào)，高頻開關(guān)管的脈沖寬度調(diào)節(jié)參與閉環(huán)調(diào)節(jié)；這樣粗調(diào)和細調(diào)相結(jié)合，此時高頻開關(guān)管2、高頻變壓器3、高頻整流管4始終工作在最大占空比的狀態(tài)，電流應(yīng)力始終最小，因此實現(xiàn)了寬范圍內(nèi)的額定電流輸出。
例如用戶設(shè)置在l/2額定電壓狀態(tài)下輸出額定電流時，晶閘管控制器7發(fā)出指令，使直流母線1的電壓輸出為280V(510V的55% )，完成粗調(diào)；接著高頻開關(guān)管控制器發(fā)出逆變調(diào)節(jié)指令，整流器輸出1/2額定電壓，并閉環(huán)控制，完成細調(diào)。此時，高頻開關(guān)管2、高頻變壓器3、高頻整流管4的占空比約為90%。 本發(fā)明的具體實施中，在整流電源上電初始階段，可以逐漸增加晶閘管整流橋9的相控角，使直流母線1的電壓逐漸增加，避免了對整流電源內(nèi)元器件的浪涌沖擊，提高了整流電源的可靠性。 本發(fā)明的具體實施中，還可在晶閘管控制器增設(shè)有故障保護功能電路，當整流電源內(nèi)高頻部分發(fā)生故障時，晶閘管控制器切除晶閘管整流橋的控制脈沖，停止整流器的輸入。 當整流電源內(nèi)高頻部分發(fā)生故障時，晶閘管控制器7可以迅速切除晶閘管整流橋9的控制脈沖，停止整流器的輸入，隔離故障點，避免故障擴大。 如圖2，本發(fā)明中還可增設(shè)總控制器8，在整流電源的開、停機階段，總控制器8協(xié)調(diào)晶閘管控制器7和高頻開關(guān)管控制器5的工作時序。在開機階段，總控制器8首先使高頻開關(guān)管控制器5正常輸出觸發(fā)脈沖，1 2秒后，總控制器8再逐步使晶閘管控制器7開通晶閘管整流橋9，直流母線1上的電壓逐步升高；在停機階段，先關(guān)閉晶閘管控制器7，直流母線l電壓降為0后，再關(guān)閉高頻開關(guān)管控制器5。這樣可以保證高頻開關(guān)管2有主電壓時，也一定有了正常的觸發(fā)電壓，提高了高頻開關(guān)管2的可靠性。另外，總控制器8也可在上述粗調(diào)、細調(diào)過程中協(xié)調(diào)晶閘管控制器7和高頻開關(guān)管控制器5的指令輸出，由總控制器8對晶閘管控制器7發(fā)出指令，完成粗調(diào)；接著對高頻開關(guān)管控制器發(fā)出逆變調(diào)節(jié)指令，完成細調(diào)。
權(quán)利要求
一種具有寬范圍直流電壓輸出特性的高頻開關(guān)整流電源，包括整流橋、直流母線、高頻開關(guān)管、高頻變壓器、高頻整流管、高頻開關(guān)管控制器，交流輸入經(jīng)整流橋整流后接入直流母線，直流母線上的電壓經(jīng)過高頻開關(guān)管進行逆變，逆變后交流電壓接入高頻變壓器，再經(jīng)高頻變壓器變壓，最后高頻整流管整流輸出直流電能；其特征在于所述整流橋采用可控型的晶閘管整流橋，并增設(shè)相應(yīng)的晶閘管控制器；晶閘管控制器采用調(diào)節(jié)晶閘管相控角調(diào)節(jié)輸入整流的晶閘管整流橋，改變整流輸出到直流母線的電壓，完成粗調(diào)；高頻開關(guān)管控制器采用調(diào)節(jié)占空比調(diào)節(jié)高頻開關(guān)管完成細調(diào)；粗調(diào)和細調(diào)相配合，使得高頻開關(guān)管、高頻變壓器、高頻整流管始終工作在大占空比的狀態(tài)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高頻開關(guān)整流電源，其特征在于在整流電源上電初始階段， 晶閘管控制器采用逐漸增加晶閘管整流橋的相控角，使直流母線的電壓逐漸增加，以避免 了對整流電源內(nèi)元器件的浪涌沖擊。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高頻開關(guān)整流電源，其特征在于還設(shè)置總控制器，在整流電 源的開、停機階段，總控制器協(xié)調(diào)晶閘管控制器和高頻開關(guān)管控制器的工作時序，控制高頻 開關(guān)管上主電壓和觸發(fā)電壓的時序，以提高高頻開關(guān)管的可靠性。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高頻開關(guān)整流電源，其特征在于所述晶閘管控制器中設(shè)有 故障保護電路，當整流電源內(nèi)高頻部分發(fā)生故障時，晶閘管控制器切除晶閘管整流橋的控 制脈沖，停止整流器的輸入。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種具有寬范圍直流電壓輸出特性的高頻開關(guān)整流電源，包括整流橋、直流母線、高頻開關(guān)管、高頻變壓器、高頻整流管、高頻開關(guān)管控制器，交流輸入經(jīng)整流橋整流后接入直流母線，直流母線上的電壓經(jīng)過高頻開關(guān)管進行逆變，逆變后交流電壓接入高頻變壓器，再經(jīng)高頻變壓器變壓，最后高頻整流管整流輸出直流電能；所述整流橋采用可控型的晶閘管整流橋，并增設(shè)相應(yīng)的晶閘管控制器；晶閘管控制器采用調(diào)節(jié)晶閘管相控角調(diào)節(jié)輸入整流的晶閘管整流橋，改變整流輸出到直流母線的電壓，完成粗調(diào)；高頻開關(guān)管控制器采用調(diào)節(jié)占空比調(diào)節(jié)高頻開關(guān)管完成細調(diào)；粗調(diào)和細調(diào)相配合，使得高頻開關(guān)管、高頻變壓器、高頻整流管始終工作在大占空比的狀態(tài)。
文檔編號H02M3/315GK101789704SQ20101001953
公開日2010年7月28日 申請日期2010年1月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月20日
發(fā)明者丁小松, 陳建全 申請人:廣州擎天實業(yè)有限公司