專利名稱：一種大電流開(kāi)關(guān)電源及大電流開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電力技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種大電流開(kāi)關(guān)電源及大電流開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前，電解、電鍍、蓄電池等對(duì)工業(yè)電源裝置輸出電流的需求日益增大，因此，大電流開(kāi)關(guān)電源的設(shè)計(jì)顯得尤為重要?，F(xiàn)有的大電流開(kāi)關(guān)電源實(shí)現(xiàn)大電流輸出主要由如下方式實(shí)現(xiàn)由電網(wǎng)的交流電通過(guò)工頻變壓器降壓或升壓后，通過(guò)多個(gè)整流變壓器并聯(lián)整流后 得到大功率直流輸出，但是其存在整機(jī)輸出電壓電流效率低、功率因數(shù)小、體積龐大、質(zhì)量笨重、電能污染嚴(yán)重等缺點(diǎn)，現(xiàn)有的大電流開(kāi)關(guān)電源可靠性和有效性差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實(shí)施例提供了一種大電流開(kāi)關(guān)電源及大電流開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)，用于提高大電流開(kāi)關(guān)電源的可靠性和有效性。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明實(shí)施例提供以下技術(shù)方案一種大電流開(kāi)關(guān)電源，包括用于將輸入的三相交流信號(hào)轉(zhuǎn)化為直流信號(hào)的整流模塊，其中，上述整流模塊包括用于對(duì)上述輸入的三相交流信號(hào)進(jìn)行濾波的電磁干擾電源濾波器，以及與上述電磁干擾電源濾波器的輸出端連接，用于對(duì)上述電磁干擾電源濾波器的輸入信號(hào)進(jìn)行整流的整流電路，其中，上述整流電路的輸出信號(hào)為上述整流模塊的輸出信號(hào)；與上述整流模塊的輸出端連接，用于將上述整流模塊的輸出信號(hào)轉(zhuǎn)化為交流信號(hào)的功率變換模塊，其中，上述功率變換模塊由無(wú)源軟開(kāi)關(guān)吸收電路、單管絕緣柵雙極型晶體管IGBT模塊和高頻變壓器電路構(gòu)建；與上述功率變換模塊的上述IGBT模塊連接，用于向上述功率變換模塊提供脈沖寬度調(diào)制PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)的驅(qū)動(dòng)模塊，以便通過(guò)調(diào)整上述PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)，使上述功率變換模塊將上述整流模塊的輸出信號(hào)轉(zhuǎn)化為不同占空比的交流信號(hào)；與所功率變換模塊的輸出端連接，用于將上述功率變換模塊的輸出信號(hào)整流為大電流直流信號(hào)的倍流整流模塊，其中，上述倍流整流模塊由肖特基二極管、高頻電感、RCD吸收電路和濾波電容構(gòu)建。進(jìn)一步，上述功率變換模塊由無(wú)源軟開(kāi)關(guān)吸收電路、單管絕緣柵雙極型晶體管IGBT模塊和高頻變壓器電路構(gòu)建，包括上述功率變換模塊由第一無(wú)源軟開(kāi)關(guān)吸收電路、第二無(wú)源軟開(kāi)關(guān)吸收電路、第一IGBT模塊、第二 IGBT模塊、第三IGBT模塊、第四IGBT模塊和高頻變壓器電路構(gòu)建；其中，上述高頻變壓器電路包括高頻變壓器、第一高頻電感和第一隔直電容；
上述第一高頻電感與上述高頻變壓器前級(jí)的第一支路串聯(lián)；上述第一隔直電容與上述高頻變壓器前級(jí)的第二支路串聯(lián)；其中，上述第一無(wú)源軟開(kāi)關(guān)吸收電路包括二極管1，二極管2，第一電容，第二電容以及第三電容；上述二極管I的陽(yáng)極與上述整流模塊的正極輸出端連接；上述二極管I的陰極分別與上述第一電容的一端和上述第二電容的一端連接；上述第一電容的另一端分別與上述第一 IGBT模塊的發(fā)射極和上述第二 IGBT模塊的集電極連接；
上述第二電容的另一端分別與上述第三電容的一端和上述二極管2的陽(yáng)極連接；上述第三電容的另一端與上述第一隔直電容的輸入端連接；上述二極管2的陰極與上述整流模塊的負(fù)極輸出端連接；其中，上述第二無(wú)源軟開(kāi)關(guān)吸收電路包括二極管3，二極管4，第四電容，第五電容以及第六電容；上述二極管3的陽(yáng)極與上述整流模塊的正極輸出端連接；上述二極管3的陰極分別與上述第四電容的一端和上述第五電容的一端連接；上述第四電容的另一端分別與上述第三IGBT模塊的發(fā)射極和上述第四IGBT模塊的集電極連接；上述第五電容的另一端分別與上述第六電容的一端和上述二極管4的陽(yáng)極連接；上述第六電容的另一端與上述第一高頻電感的輸入端連接；上述二極管4的陰極與上述整流模塊的負(fù)極輸出端連接；其中，上述第一 IGBT模塊的集電極與上述整流模塊的正極輸出端連接；上述第二IGBT模塊的發(fā)射極與上述整流模塊的負(fù)極輸出端連接，上述第二 IGBT模塊的集電極與上述第一 IGBT模塊的發(fā)射極連接；上述第三IGBT模塊的集電極與上述整流模塊的正極輸出端連接，上述第三IGBT模塊的發(fā)射極與上述第一高頻電感的輸入端連接；上述第四IGBT模塊的發(fā)射極與上述整流模塊的負(fù)極輸出端連接，上述第四IGBT模塊的集電極與上述第三IGBT模塊的發(fā)射極連接；其中，上述高頻變壓器后級(jí)的輸出信號(hào)為上述功率變換模塊的輸出信號(hào)。進(jìn)一步，上述倍流整流模塊由肖特基二極管、高頻電感、RCD吸收電路和濾波電容構(gòu)建，包括上述倍流整流模塊包含肖特基二極管1，肖特基二極管2，肖特基二極管3，肖特基二極管4，第二高頻電感，第三高頻電感，第一 RCD吸收電路，第二 RCD吸收電路，第一濾波電容和第二濾波電容；其中，上述第一 RCD吸收電路包括二極管5，第七電容和第一電阻；上述第二 RCD吸收電路包括二極管6，第八電容和第二電阻；其中，上述肖特基二極管I的陰極、上述肖特基二極管2的陰極分別與上述功率變換模塊的正極輸出端連接；上述肖特基二極管3的陰極、上述肖特基二極管4的陰極分別與上述功率變換模塊的負(fù)極輸出端連接；上述肖特基二極管I的陽(yáng)極、上述肖特二極管2的陽(yáng)極、上述肖特二極管3的陽(yáng)極以及上述肖特二極管4的陽(yáng)極互連；上述第二高頻電感串聯(lián)在上述倍流整流模塊的正極輸出支路上；上述第三高頻電感串聯(lián)在上述倍流整流模塊的負(fù)極輸出支路上；上述第一濾波電容和第二濾波電容串聯(lián)，且上述第一濾波電容未與上述第二濾波電容連接的一端與上述第二高頻電感的輸出端連接，上述第二濾波電容未與上述第一濾波電容連接的一端與上述第三高頻電感的輸出端連接；上述二極管5的陽(yáng)極與上述功率變換模塊的正極輸出端連接；上述二極管5的陰極分別與上述第七電容的一端和上述第一電阻的一端連接；
上述第一電阻的另一端連接在上述第一濾波電容和上述第二濾波電容的連接線路上;上述第七電容的另一端與上述第八電容的一端連接；上述第八電容的另一端分別與上述第二電阻的一端和上述二極管6的陽(yáng)極連接；上述第二電阻的另一端與上述第三高頻電感的輸出端連接；上述二極管6的陰極與上述功率變換模塊的負(fù)極輸出端連接。進(jìn)一步，上述驅(qū)動(dòng)模塊由數(shù)字信號(hào)處理器DSP構(gòu)建。一種大電流開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)，其特征在于，包括兩個(gè)以上的開(kāi)關(guān)電源模塊，其中，上述兩個(gè)以上的開(kāi)關(guān)電源模塊并聯(lián)；其中，上述開(kāi)關(guān)電源模塊包括用于將輸入的三相交流信號(hào)轉(zhuǎn)化為直流信號(hào)的整流模塊，其中，上述整流模塊包括用于對(duì)上述輸入的三相交流信號(hào)進(jìn)行濾波的電磁干擾電源濾波器，以及與上述電磁干擾電源濾波器的輸出端連接，用于對(duì)上述電磁干擾電源濾波器的輸入信號(hào)進(jìn)行整流的整流電路，其中，上述整流電路的輸出信號(hào)為上述整流模塊的輸出信號(hào)。與上述整流模塊的輸出端連接，用于將上述整流模塊的輸出信號(hào)轉(zhuǎn)化為交流信號(hào)的功率變換模塊，其中，上述功率變換模塊由無(wú)源軟開(kāi)關(guān)吸收電路、單管絕緣柵雙極型晶體管IGBT模塊和高頻變壓器電路構(gòu)建；與上述功率變換模塊的上述IGBT模塊連接，用于向上述功率變換模塊提供脈沖寬度調(diào)制PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)的驅(qū)動(dòng)模塊，以便通過(guò)調(diào)整上述PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)，使上述功率變換模塊將上述整流模塊輸出的直流信號(hào)轉(zhuǎn)化為不同占空比的交流信號(hào)；與上述整流模塊的輸出端連接，用于將上述功率變換模塊的輸出信號(hào)整流為大電流直流信號(hào)的倍流整流模塊，其中，上述倍流整流模塊由肖特基二極管、高頻電感、RCD吸收電路和濾波電容構(gòu)建。 由上可見(jiàn)，本發(fā)明實(shí)施例的大電流開(kāi)關(guān)電源中，一方面，整流模塊由電磁干擾電源濾波器對(duì)輸入的三相交流信號(hào)進(jìn)行濾波，有效防止了電磁干擾，提高了大電流開(kāi)關(guān)電源的運(yùn)行可靠性；另一方面，由驅(qū)動(dòng)模塊向功率變換模塊提供PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)功率變換模塊的輸出信號(hào)的占空比的控制，功率變換模塊采用無(wú)源軟開(kāi)關(guān)吸收電路技術(shù)，使IGBT模塊實(shí)現(xiàn)零電壓開(kāi)通零電流關(guān)斷，拓寬了 IGBT安全工作區(qū)，降低了功率器件開(kāi)關(guān)損耗，節(jié)省了電能，提高了整機(jī)效率、功率因數(shù)和使用壽命；再一方面，倍流整流模塊利用了 RCD吸收電路和濾波電容，有效吸收肖特基二極管的開(kāi)關(guān)紋波，降低輸出紋波系數(shù)和諧波總電流，大大提高了高倍整流電路的可靠性。綜上，本發(fā)明實(shí)施例中的大電流開(kāi)關(guān)電源具有可靠性和有效性的特點(diǎn)。


為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖I為本發(fā)明實(shí)施例提供的大電流開(kāi)關(guān)電源一個(gè)實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的整流模塊一個(gè)實(shí)施例電路原理圖；
圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的功率變換模塊一個(gè)實(shí)施例電路原理圖；圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的倍流整流模塊一個(gè)實(shí)施例電路原理圖；圖5為本發(fā)明實(shí)施例提供的大電流開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)一個(gè)實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式及產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型升級(jí)，節(jié)能減排的要求成為社會(huì)共識(shí)，得益于電力電子器件及變流技術(shù)的發(fā)展，通過(guò)高頻變壓器、功率變換電路、倍流整流技術(shù)等的應(yīng)用對(duì)傳統(tǒng)能耗升級(jí)改造來(lái)達(dá)到節(jié)能減排的要求已被實(shí)踐證明是一種行之可行的手段。本發(fā)明實(shí)施例提供了一種大電流開(kāi)關(guān)電源及大電流開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)。為使得本發(fā)明的發(fā)明目的、特征、優(yōu)點(diǎn)能夠更加的明顯和易懂，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而非全部實(shí)施例。下面對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中一種大電流開(kāi)關(guān)電源進(jìn)行描述，請(qǐng)參閱圖1，本發(fā)明實(shí)施例中的大電流開(kāi)關(guān)電源100包括整流模塊101，功率變換模塊102，倍流整流模塊103和驅(qū)動(dòng)模塊104。其中，整流模塊101用于將輸入的三相交流信號(hào)轉(zhuǎn)化為直流信號(hào)，其中，整流模塊101包括用于對(duì)輸入的三相交流信號(hào)進(jìn)行濾波的電磁干擾(EMI, Electro MagneticInterference)電源濾波器，以及與EMI電源濾波器的輸出端連接,用于對(duì)該EMI電源濾波器的輸入信號(hào)進(jìn)行整流的整流電路，其中，上述整流電路的輸出信號(hào)為整流模塊101的輸出信號(hào)。如圖2所示為整流模塊101的電路原理圖，EMI電源濾波器1011與三相交流電源的U相、V相和W相連接，EMI電源濾波器1011將濾波后的信號(hào)輸出至整流電路1012進(jìn)行整流,整流電路1012由6個(gè)二極管(如圖2中的D1 D6)以及I個(gè)濾波電容(如圖2中的Cl)組成。整流電路1012對(duì)EMI電源濾波器1011輸入的信號(hào)進(jìn)行整流后輸出。功率變換模塊102與整流模塊101的輸出端連接，功率變換模塊102用于將整流模塊101的輸出信號(hào)轉(zhuǎn)化為交流信號(hào)。在本發(fā)明實(shí)施例中，功率變換模塊102由無(wú)源軟開(kāi)關(guān)吸電路、單管絕緣柵雙極型晶體管(IGBT, Insulated Gate Bipolar Transistor)模塊和高頻變壓器電路構(gòu)建。具體的，功率變換模塊102由第一無(wú)源軟開(kāi)關(guān)吸收電路、第二無(wú)源軟開(kāi)關(guān)吸收電路、第一 IGBT模塊、第二 IGBT模塊、第三IGBT模塊、第四IGBT模塊和高頻變壓器電路構(gòu)建。功率變換模塊102的電路原理圖可以如圖3所示，其中，上述高頻變壓器電路包括高頻變壓器(如圖3所示的Tl)、第一高頻電感(如圖3所示的LI)和第一隔直電容(如圖3所示的C8) ;L1與Tl前級(jí)的第一支路串聯(lián)；C8與Tl前級(jí)的第二支路串聯(lián)。其中，上述第一無(wú)源軟開(kāi)關(guān)吸收電路包括二極管I (如圖3所示的D8)，二極管2 (如圖3所示的D7)，第一電容(如圖3所示的C4)，第二電容(如圖3所示的C2)以及第三電容(如圖3所示的C3);D8的陽(yáng)極與上述整流模塊的正極輸出端連接；D8的陰極分別與C4的一端和C2的一端連接；C4的另一端分別與上述第一 IGBT模塊(如圖3所示的Ql)的發(fā)射極和第二 IGBT模塊(如圖3所示的Q2)的集電極連接；C2的另一端分別與C3的一端和D7的陽(yáng)極連接；C3的另一端與C8的輸入端連接；D7的陰極與上述整流模塊的負(fù)極輸出端連接。其中，上述第二無(wú)源軟開(kāi)關(guān)吸收電路包括二極管3 (如圖3所示的D10)，二極管4 (如圖3所示的D9)，第四電容(如圖3所示的C7)，第五電容(如圖3所示的C5)以及第六電容(如圖3所示的C6);D10的陽(yáng)極與上述整流模塊的正極輸出端連接；D10的陰極分別與C7的一端和C5的一端連接；C7的另一端分別與上述第三IGBT模塊(如圖3所示的Q3)的發(fā)射極和上述第四IGBT模塊(如圖3所示的Q4)的集電極連接；C5的另一端分別與C6的一端和D9的陽(yáng)極連接；C6的另一端與 LI的輸入端連接；D9的陰極與上述整流模塊的負(fù)極輸出端連接。其中，Ql的集電極與上述整流模塊的正極輸出端連接；Q2的發(fā)射極與上述整流模塊的負(fù)極輸出端連接，Q2的集電極與Ql的發(fā)射極連接；Q3的集電極與上述整流模塊的正極輸出端連接，Q3的發(fā)射極與LI的輸入端連接；Q4的發(fā)射極與上述整流模塊的負(fù)極輸出端連接，Q4的集電極與Q3的發(fā)射極連接。其中，Tl后級(jí)的輸出信號(hào)為功率變換模塊102的輸出信號(hào)。需要說(shuō)明的是，如圖2所示，Ql和Q2由一個(gè)包含7個(gè)引腳的雙模塊IGBT實(shí)現(xiàn)，Q3和Q4由一個(gè)包含7個(gè)引腳的雙模塊IGBT實(shí)現(xiàn)，在實(shí)際應(yīng)用中，QU Q2、Q3和Q4也可以是由4個(gè)獨(dú)立的單模塊IGBT實(shí)現(xiàn)，此處不作限定。倍流整流模塊103與功率變換模塊102的輸出端連接，倍流整流模塊103用于將功率變換模塊102的輸出信號(hào)整流為大電流直流信號(hào)，其中，倍流整流模塊103由肖特基二極管、高頻電感、RCD吸收電路和濾波電容構(gòu)建。具體的，倍流整流模塊103包含肖特基二極管1，肖特基二極管2，肖特基二極管3，肖特基二極管4，第二高頻電感，第三高頻電感，第一 RCD吸收電路，第二 RCD吸收電路，第一濾波電容和第二濾波電容。，倍流整流模塊103的電路原理圖可以如圖4所示，其中，上述第一 RCD吸收電路包括二極管5 (如圖4所示的D15)，第七電容(如圖4所示的C9)和第一電阻(如圖4所示的Rl);上述第二 RCD吸收電路包括二極管6 (如圖4所示的D16)，第八電容(如圖4所示的C10)和第二電阻(如圖4所示的R2);其中，肖特基二極管I (如圖4所示的Dll)的陰極、肖特基二極管2 (如圖4所示的D13)的陰極分別與功率變換模塊102的正極輸出端連接；肖特基二極管3 (如圖4所示的D12)的陰極、肖特基二極管4 (如圖4所示的D14)的陰極分別與功率變換模塊102的負(fù)極輸出端連接；D11的陽(yáng)極、D13的陽(yáng)極、D12的陽(yáng)極以及D14的陽(yáng)極互連；上述第二高頻電感(如圖4所示的L3)串聯(lián)在倍流整流模塊103的正極輸出支路上；上述第三高頻電感(如圖4所示的L2)串聯(lián)在倍流整流模塊103的負(fù)極輸出支路上；上述第一濾波電容(如圖4所示的C12)和上述第二濾波電容(如圖4所示的Cll)串聯(lián)，且C12未與Cll連接的一端與L3的輸出端連接，Cll未與C12連接的一端與L2的輸出端連接；D15的陽(yáng)極與功率變換模塊102的正極輸出端連接；D15的陰極分別C9的一端和Rl的一端連接；R1的另一端連接在C12和Cll的連接線路上；C9的另一端與ClO的一端連接；C10的另一端分別與R2的一端和D16的陽(yáng)極連接；R2的另一端與L2的輸出端連接；D16的陰極與功率變換模塊102的負(fù)極輸出端連接。驅(qū)動(dòng)模塊104與功率變換模塊102中的IGBT模塊連接，用于向功率變換模塊提供脈沖寬度調(diào)制(PWM，Pulse Width Modulation)驅(qū)動(dòng)信號(hào)的，以便通過(guò)調(diào)整述驅(qū)動(dòng)模塊104輸出的PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)，控制IGBT模塊的開(kāi)斷，使功率變換模塊102將整流模塊101的輸出信號(hào)轉(zhuǎn)化為不同占空比的交流信號(hào)。在本發(fā)明實(shí)施例中，驅(qū)動(dòng)模塊104由數(shù)字信號(hào)處理器(DSP, Digital Signal Processing)構(gòu)建，當(dāng)然,驅(qū)動(dòng)模塊104也可由其它處理器構(gòu)建,此處不作限定。驅(qū)動(dòng)模塊104的外圍電路由PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)形成及放大電路、IGBT保護(hù)處理電路等組成。在本發(fā)明實(shí)施例中，結(jié)合圖2，則驅(qū)動(dòng)模塊104可以分別連接Ql的引腳4和5、Q2的引腳6和7、Q3的引腳4和5、Q4的引腳6和7，驅(qū)動(dòng)模塊104通過(guò)分別向Ql、Q2、Q3和Q4輸入PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)，來(lái)分別控制Ql的引腳3和1、Q2的引腳I和2、Q3的引腳3和I、Q4的引腳I和2的開(kāi)通和關(guān)斷。 本發(fā)明實(shí)施例中的大電流開(kāi)關(guān)電源100可以應(yīng)用于電解、電鍍等工業(yè)電源領(lǐng)域以及大容量蓄電池充電電源領(lǐng)域。 由上可見(jiàn)，本發(fā)明實(shí)施例的大電流開(kāi)關(guān)電源中，一方面，整流模塊由電磁干擾電源濾波器對(duì)輸入的三相交流信號(hào)進(jìn)行濾波，有效防止了電磁干擾，提高了大電流開(kāi)關(guān)電源的運(yùn)行可靠性；另一方面，由驅(qū)動(dòng)模塊向功率變換模塊提供PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)功率變換模塊的輸出信號(hào)的占空比的控制，功率變換模塊采用無(wú)源軟開(kāi)關(guān)吸收電路技術(shù)，使IGBT模塊實(shí)現(xiàn)零電壓開(kāi)通零電流關(guān)斷，拓寬了 IGBT安全工作區(qū)，降低了功率器件開(kāi)關(guān)損耗，節(jié)省了電能，提高了整機(jī)效率、功率因數(shù)和使用壽命；再一方面，倍流整流模塊利用了 RCD吸收電路和濾波電容，有效吸收肖特基二極管的開(kāi)關(guān)紋波，降低輸出紋波系數(shù)和諧波總電流，大大提高了高倍整流電路的可靠性。綜上，本發(fā)明實(shí)施例中的大電流開(kāi)關(guān)電源具有可靠性和有效性的特點(diǎn)。另外，本發(fā)明實(shí)施例中的倍流整流模塊采用新型倍流整流技術(shù)，在同等效果下，相對(duì)于全波整流和全橋整流，肖特基二極管數(shù)量減少一半，因此能夠大大地降低生產(chǎn)成本；本發(fā)明實(shí)施例中的功率變換模塊采用無(wú)源軟開(kāi)關(guān)吸收電路技術(shù)，由無(wú)感電容和二極管來(lái)構(gòu)成的無(wú)損緩沖網(wǎng)絡(luò)與輔助電感和高頻變壓器的漏感構(gòu)成LC諧振，控制簡(jiǎn)單。本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種大電流開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)，如圖5所示，大電流開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)50由N個(gè)開(kāi)關(guān)電源模塊組成，其中，N取值為大于或者等于2。其中，本發(fā)明實(shí)施例中的開(kāi)關(guān)電源模塊I、的組成結(jié)構(gòu)可以參照?qǐng)D2 4所示的開(kāi)關(guān)電源模塊。以上對(duì)本發(fā)明所提供的一種大電流開(kāi)關(guān)電源及大電流開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)介紹，對(duì)于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的思想，在具體實(shí)施方式
及應(yīng)用范圍上均會(huì)有改變之處，綜上，本說(shuō)明書(shū)內(nèi)容不應(yīng)理解為對(duì)本發(fā)明的限制。
權(quán)利要求
1.一種大電流開(kāi)關(guān)電源，其特征在于，包括用于將輸入的三相交流信號(hào)轉(zhuǎn)化為直流信號(hào)的整流模塊，其中，所述整流模塊包括用 于對(duì)所述輸入的三相交流信號(hào)進(jìn)行濾波的電磁干擾電源濾波器，以及與所述電磁干擾電源 濾波器的輸出端連接，用于對(duì)所述電磁干擾電源濾波器的輸入信號(hào)進(jìn)行整流的整流電路， 其中，所述整流電路的輸出信號(hào)為所述整流模塊的輸出信號(hào)；與所述整流模塊的輸出端連接，用于將所述整流模塊的輸出信號(hào)轉(zhuǎn)化為交流信號(hào)的 功率變換模塊，其中，所述功率變換模塊由無(wú)源軟開(kāi)關(guān)吸收電路、單管絕緣柵雙極型晶體管 IGBT模塊和高頻變壓器電路構(gòu)建；與所述功率變換模塊的所述IGBT模塊連接，用于向所述功率變換模塊提供脈沖寬度 調(diào)制PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)的驅(qū)動(dòng)模塊，以便通過(guò)調(diào)整所述PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)，使所述功率變換模塊將所 述整流模塊的輸出信號(hào)轉(zhuǎn)化為不同占空比的交流信號(hào)；與所功率變換模塊的輸出端連接，用于將所述功率變換模塊的輸出信號(hào)整流為大電流 直流信號(hào)的倍流整流模塊，其中，所述倍流整流模塊由肖特基二極管、高頻電感、RCD吸收電 路和濾波電容構(gòu)建。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直流充電機(jī)，其特征在于，所述功率變換模塊由無(wú)源軟開(kāi)關(guān)吸收電路、單管絕緣柵雙極型晶體管IGBT模塊和高 頻變壓器電路構(gòu)建，包括所述功率變換模塊由第一無(wú)源軟開(kāi)關(guān)吸收電路、第二無(wú)源軟開(kāi)關(guān)吸收電路、第一 IGBT 模塊、第二 IGBT模塊、第三IGBT模塊、第四IGBT模塊和高頻變壓器電路構(gòu)建；其中，所述高頻變壓器電路包括高頻變壓器、第一高頻電感和第一隔直電容；所述第一高頻電感與所述高頻變壓器前級(jí)的第一支路串聯(lián)；所述第一隔直電容與所述高頻變壓器前級(jí)的第二支路串聯(lián)；其中，所述第一無(wú)源軟開(kāi)關(guān)吸收電路包括二極管1，二極管2，第一電容，第二電容以及第三電容；所述二極管1的陽(yáng)極與所述整流模塊的正極輸出端連接；所述二極管1的陰極分別與所述第一電容的一端和所述第二電容的一端連接；所述第一電容的另一端分別與所述第一 IGBT模塊的發(fā)射極和所述第二 IGBT模塊的集 電極連接；所述第二電容的另一端分別與所述第三電容的一端和所述二極管2的陽(yáng)極連接；所述第三電容的另一端與所述第一隔直電容的輸入端連接；所述二極管2的陰極與所述整流模塊的負(fù)極輸出端連接；其中，所述第二無(wú)源軟開(kāi)關(guān)吸收電路包括二極管3，二極管4，第四電容，第五電容以及第六電容；所述二極管3的陽(yáng)極與所述整流模塊的正極輸出端連接；所述二極管3的陰極分別與所述第四電容的一端和所述第五電容的一端連接；所述第四電容的另一端分別與所述第三IGBT模塊的發(fā)射極和所述第四IGBT模塊的集 電極連接；所述第五電容的另一端分別與所述第六電容的一端和所述二極管4的陽(yáng)極連接；所述第六電容的另一端與所述第一高頻電感的輸入端連接；所述二極管4的陰極與所述整流模塊的負(fù)極輸出端連接；其中，所述第一 IGBT模塊的集電極與所述整流模塊的正極輸出端連接；所述第二 IGBT 模塊的發(fā)射極與所述整流模塊的負(fù)極輸出端連接，所述第二 IGBT模塊的集電極與所述第 一 IGBT模塊的發(fā)射極連接；所述第三IGBT模塊的集電極與所述整流模塊的正極輸出端連 接，所述第三IGBT模塊的發(fā)射極與所述第一高頻電感的輸入端連接；所述第四IGBT模塊的 發(fā)射極與所述整流模塊的負(fù)極輸出端連接，所述第四IGBT模塊的集電極與所述第三IGBT 模塊的發(fā)射極連接；其中，所述高頻變壓器后級(jí)的輸出信號(hào)為所述功率變換模塊的輸出信號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的大電流開(kāi)關(guān)電源，其特征在于，所述倍流整流模塊由肖特基二極管、高頻電感、RCD吸收電路和濾波電容構(gòu)建，包括 所述倍流整流模塊包含肖特基二極管1，肖特基二極管2，肖特基二極管3，肖特基二極 管4，第二高頻電感，第三高頻電感，第一 RCD吸收電路，第二 RCD吸收電路，第一濾波電容和 第二濾波電容；其中，所述第一 RCD吸收電路包括二極管5，第七電容和第一電阻；所述第二 RCD吸收電路包括二極管6，第八電容和第二電阻；其中，所述肖特基二極管1的陰極、所述肖特基二極管2的陰極分別與所述功率變換模 塊的正極輸出端連接；所述肖特基二極管3的陰極、所述肖特基二極管4的陰極分別與所述 功率變換模塊的負(fù)極輸出端連接；所述肖特基二極管1的陽(yáng)極、所述肖特二極管2的陽(yáng)極、 所述肖特二極管3的陽(yáng)極以及所述肖特二極管4的陽(yáng)極互連；所述第二高頻電感串聯(lián)在所述倍流整流模塊的正極輸出支路上；所述第三高頻電感串聯(lián)在所述倍流整流模塊的負(fù)極輸出支路上；所述第一濾波電容和第二濾波電容串聯(lián)，且所述第一濾波電容未與所述第二濾波電容 連接的一端與所述第二高頻電感的輸出端連接，所述第二濾波電容未與所述第一濾波電容 連接的一端與所述第三高頻電感的輸出端連接；所述二極管5的陽(yáng)極與所述功率變換模塊的正極輸出端連接；所述二極管5的陰極分別與所述第七電容的一端和所述第一電阻的一端連接；所述第一電阻的另一端連接在所述第一濾波電容和所述第二濾波電容的連接線路上;所述第七電容的另一端與所述第八電容的一端連接；所述第八電容的另一端分別與所述第二電阻的一端和所述二極管6的陽(yáng)極連接；所述第二電阻的另一端與所述第三高頻電感的輸出端連接；所述二極管6的陰極與所述功率變換模塊的負(fù)極輸出端連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的大電流開(kāi)關(guān)電源，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)模塊由數(shù)字信號(hào)處理器DSP構(gòu)建。
5.一種大電流開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)，其特征在于，包括兩個(gè)以上的開(kāi)關(guān)電源模塊，其中，所述兩個(gè)以上的開(kāi)關(guān)電源模塊并聯(lián)；其中，所述開(kāi)關(guān)電源模塊包括用于將輸入的三相交流信號(hào)轉(zhuǎn)化為直流信號(hào)的整流模塊，其中，所述整流模塊包括用 于對(duì)所述輸入的三相交流信號(hào)進(jìn)行濾波的電磁干擾電源濾波器，以及與所述電磁干擾電源 濾波器的輸出端連接，用于對(duì)所述電磁干擾電源濾波器的輸入信號(hào)進(jìn)行整流的整流電路， 其中，所述整流電路的輸出信號(hào)為所述整流模塊的輸出信號(hào)。與所述整流模塊的輸出端連接，用于將所述整流模塊的輸出信號(hào)轉(zhuǎn)化為交流信號(hào)的 功率變換模塊，其中，所述功率變換模塊由無(wú)源軟開(kāi)關(guān)吸收電路、單管絕緣柵雙極型晶體管 IGBT模塊和高頻變壓器電路構(gòu)建；與所述功率變換模塊的所述IGBT模塊連接，用于向所述功率變換模塊提供脈沖寬度 調(diào)制PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)的驅(qū)動(dòng)模塊，以便通過(guò)調(diào)整所述PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)，使所述功率變換模塊將所 述整流模塊輸出的直流信號(hào)轉(zhuǎn)化為不同占空比的交流信號(hào)；與所述整流模塊的輸出端連接，用于將所述功率變換模塊的輸出信號(hào)整流為大電流直 流信號(hào)的倍流整流模塊，其中，所述倍流整流模塊由肖特基二極管、高頻電感、RCD吸收電路 和濾波電容構(gòu)建。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的大電流開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)，其特征在于，所述功率變換模塊由無(wú)源軟開(kāi)關(guān)吸收電路、單管絕緣柵雙極型晶體管IGBT模塊和高 頻變壓器電路構(gòu)建，包括所述功率變換模塊由第一無(wú)源軟開(kāi)關(guān)吸收電路、第二無(wú)源軟開(kāi)關(guān)吸收電路、第一 IGBT 模塊、第二 IGBT模塊、第三IGBT模塊、第四IGBT模塊和高頻變壓器電路構(gòu)建；其中，所述高頻變壓器電路包括高頻變壓器、第一高頻電感和第一隔直電容；所述第一高頻電感與所述高頻變壓器前級(jí)的第一支路串聯(lián)；所述第一隔直電容與所述高頻變壓器前級(jí)的第二支路串聯(lián)；其中，所述第一無(wú)源軟開(kāi)關(guān)吸收電路包括二極管1，二極管2，第一電容，第二電容以及第三電容；所述二極管1的陽(yáng)極與所述整流模塊的正極輸出端連接；所述二極管1的陰極分別與所述第一電容的一端和所述第二電容的一端連接；所述第一電容的另一端分別與所述第一 IGBT模塊的發(fā)射極和所述第二 IGBT模塊的集 電極連接；所述第二電容的另一端分別與所述第三電容的一端和所述二極管2的陽(yáng)極連接；所述第三電容的另一端與所述第一隔直電容的輸入端連接；所述二極管2的陰極與所述整流模塊的負(fù)極輸出端連接；其中，所述第二無(wú)源軟開(kāi)關(guān)吸收電路包括二極管3，二極管4，第四電容，第五電容以及第六電容；所述二極管3的陽(yáng)極與所述整流模塊的正極輸出端連接；所述二極管3的陰極分別與所述第四電容的一端和所述第五電容的一端連接；所述第四電容的另一端分別與所述第三IGBT模塊的發(fā)射極和所述第四IGBT模塊的集 電極連接；所述第五電容的另一端分別與所述第六電容的一端和所述二極管4的陽(yáng)極連接；所述第六電容的另一端與所述第一高頻電感的輸入端連接；所述二極管4的陰極與所述整流模塊的負(fù)極輸出端連接；其中，所述第一 IGBT模塊的集電極與所述整流模塊的正極輸出端連接；所述第二 IGBT 模塊的發(fā)射極與所述整流模塊的負(fù)極輸出端連接，所述第二 IGBT模塊的集電極與所述第 一 IGBT模塊的發(fā)射極連接；所述第三IGBT模塊的集電極與所述整流模塊的正極輸出端連 接，所述第三IGBT模塊的發(fā)射極與所述第一高頻電感的輸入端連接；所述第四IGBT模塊的 發(fā)射極與所述整流模塊的負(fù)極輸出端連接，所述第四IGBT模塊的集電極與所述第三IGBT 模塊的發(fā)射極連接；其中，所述高頻變壓器后級(jí)的輸出信號(hào)為所述功率變換模塊的輸出信號(hào)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的大電流開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)，其特征在于，所述倍流整流模塊由肖特基二極管、高頻電感、RCD吸收電路和濾波電容構(gòu)建，包括 所述倍流整流模塊包含肖特基二極管1，肖特基二極管2，肖特基二極管3，肖特基二極 管4，第二高頻電感，第三高頻電感，第一 RCD吸收電路，第二 RCD吸收電路，第一濾波電容和 第二濾波電容；其中，所述第一 RCD吸收電路包括二極管5，第七電容和第一電阻；所述第二 RCD吸收電路包括二極管6，第八電容和第二電阻；其中，所述肖特基二極管1的陰極、所述肖特基二極管2的陰極分別與所述功率變換模 塊的正極輸出端連接；所述肖特基二極管3的陰極、所述肖特基二極管4的陰極分別與所述 功率變換模塊的負(fù)極輸出端連接；所述肖特基二極管1的陽(yáng)極、所述肖特二極管2的陽(yáng)極、 所述肖特二極管3的陽(yáng)極以及所述肖特二極管4的陽(yáng)極互連；所述第二高頻電感串聯(lián)在所述功率變換電路的正極輸出支路上；所述第三高頻電感串聯(lián)在所述功率變換電路的負(fù)極輸出支路上；所述第一濾波電容和第二濾波電容串聯(lián)，且所述第一濾波電容未與所述第二濾波電容 連接的一端與所述第二高頻電感的輸出端連接，所述第二濾波電容未與所述第一濾波電容 連接的一端與所述第三高頻電感的輸出端連接；所述二極管5的陽(yáng)極與所述功率變換模塊的正極輸出端連接；所述二極管5的陰極分別與所述第七電容的一端和所述第一電阻的一端連接；所述第一電阻的另一端連接在所述第一濾波電容和所述第二濾波電容的連接線路上;所述第七電容的另一端與所述第八電容的一端連接；所述第八電容的另一端分別與所述第二電阻的一端和所述二極管6的陽(yáng)極連接；所述第二電阻的另一端與所述第三高頻電感的輸出端連接；所述二極管6的陰極與所述功率變換模塊的負(fù)極輸出端連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的大電流開(kāi)關(guān)電源，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)模塊由數(shù)字信號(hào) 處理器DSP構(gòu)建。
全文摘要
本發(fā)明實(shí)施例公開(kāi)了一種大電流開(kāi)關(guān)電源及大電流開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng),其中，本發(fā)明實(shí)施例中的大電流開(kāi)關(guān)電源由整流模塊、功率變換模塊、驅(qū)動(dòng)模塊以及倍流整流模塊組成。整流模塊由電磁干擾電源濾波器對(duì)輸入的三相交流信號(hào)進(jìn)行濾波，有效防止了電磁干擾；驅(qū)動(dòng)模塊向功率變換模塊提供PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)功率變換模塊的輸出信號(hào)的占空比的控制，功率變換模塊采用無(wú)源軟開(kāi)關(guān)吸收電路技術(shù)，使IGBT模塊實(shí)現(xiàn)零電壓開(kāi)通零電流關(guān)斷，提高了整機(jī)，效率、功率因數(shù)和使用壽命；倍流整流模塊利用了RCD吸收電路和濾波電容，有效吸收肖特基二極管的開(kāi)關(guān)紋波，降低輸出紋波系數(shù)和諧波總電流，大大提高了高倍整流電路的可靠性。
文檔編號(hào)H02M3/315GK102664527SQ201210148239
公開(kāi)日2012年9月12日 申請(qǐng)日期2012年5月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月14日
發(fā)明者劉釗 申請(qǐng)人:株洲泰格豪斯工具系統(tǒng)有限公司