专利名称：双向pwm斩波式无谐波整流装置的制作方法
技术领域：
本发明属于电力系统和电子设备中的整流装置，具体涉及一种双向PWM斩波式无谐波整流装置。
背景技术：
整流装置是电力系统和电子设备中最基本的组成设备，在输电系统中起着十分重要得作用。常规整流装置采用二极管构造半波整流、全波整流、桥式整流、倍压整流电路将交流电压变换成直流电压，然后用电容器滤除纹波后输出。这种常规整流装置具有电路简单、成本低和效率高的优点。但是，由于常规整流装置中的整流二极管只有在输入交流电压瞬时值超过直流输出端滤波电容上的电压时才能导通向滤波电容及负载供电，否则，整流二极管截止不向滤波电容及负载供电，这就造成了输入交流电流断续、谐波和无功损失，通常谐波高达基波分量的I. 1-1. 4倍，线路功率因数为O. 5-0. 65。目前，依然大量使用常规整流装置，严重影响了供电网络的运行质量。
发明内容
技术问题本发明要解决常规整流装置的输入交流电流断续、谐波和无功损失等缺陷，提供一种输入交流电流连续、无谐波、无无功损失、输出电压恒定的一种斩波式无谐波整流装置。技术方案本发明一种双向PWM斩波式无谐波整流装置，采用先将输入交流电压 Ui斩波成包络瞬时值为Ui的双向PWM脉冲，再整流和滤波的技术方案，降低了直流输出端滤波电容U。上的电压，使整流二极管几乎全导通、输入交流电流连续，基本抑制谐波和无功损失。与此同时，本发明一种双向PWM斩波式无谐波整流装置采用负反馈控制直流输出电压U。，使直流输出电压U。恒定。本发明提出属于一个总发明构思的二项相互关联的技术方案，用于低交流电压 (小于50V)输入时，即可以米用方案一，亦可米用方案二 ；用于高交流电压(大于50V)输入时，采用方案二。第一项一种双向PWM斩波式无谐波整流装置方案，其特征是由双向PWM斩波开关
I、恒压控制器2、整流桥4和滤波电容器5组成，交流输入电源Ui的一端与双向PWM斩波开关I的/端相连接，交流输入电源Ui的另一端与整流桥4的AC2端相连接，双向PWM斩波开关I的g端与整流桥4的ACl端相连接，整流桥4的DCl+端与滤波电容器5的一端以及恒压控制器2的反馈输入Uf 一端相连接为直流输出U。的一端，整流桥4的DCl-端与滤波电容器5的另一端以及恒压控制器2的反馈输入Uf另一端相连接为直流输出U。的另一端， 恒压控制器2的控制输出Uk —端与双向PWM斩波开关I的A端相连接，恒压控制器2的控制输出Uk另一端与双向PWM斩波开关I的i端相连接。第二项一种双向PWM斩波式无谐波整流装置增设隔离变压器方案，其特征是由带续流双向PWM斩波开关6、恒压控制器2、整流桥4、滤波电容器5和隔离变压器3组成。交流输入电源Ui的一端与带续流双向PWM斩波开关6的a端相连接，带续流双向PWM斩波开关6的6端与隔离变压器3的初级绕组Ti的一端相连接，交流输入电源Ui的另一端与带续流双向PWM斩波开关6的c端以及隔离变压器3的初级绕组Ti的另一端相连接，隔离变压器3的次级绕组T。的一端与整流桥4的ACl端相连接，隔离变压器3的次级绕组T。的另一端与整流桥4的AC2端相连接，整流桥4的DCl+端与滤波电容器5的一端以及恒压控制器 2的反馈输入Uf 一端相连接为直流输出U。的一端，整流桥4的DCl-端与滤波电容器5的另一端及恒压控制器2的反馈输入Uf另一端相连接为直流输出U。的另一端，恒压控制器2 的控制输出Uk —端与带续流双向PWM斩波开关6的￠/端相连接,恒压控制器2的控制输出 Uk另一端与带续流双向PWM斩波开关6的e端相连接。本发明第一项一种双向PWM斩波式无谐波整流装置方案中使用的双向PWM斩波开关I有两种技术方案。I)关于双向PWM斩波开关方案一整流型双向PWM斩波开关1，其特征是斩波开关由一只功率开关管K1和一个整流桥仏组成，功率开关管V1的源极(D)与整流桥仏的DC2+ 端相连接，功率开关管Vj的漏极(S)与整流桥仏的DC2-端相连接，整流桥仏的AC3端为整流型双向PWM斩波开关I的/端，整流桥仏的AC4端为整流型双向PWM斩波开关I的g端。2)关于双向PWM斩波开关方案二 串联型双向PWM斩波开关I，其特征是串联型双向PWM斩波开关I的斩波开关由两只功率开关管匕、K7组成，功率开关管V2的漏极(S)与功率开关管V3的漏极(S)相连接，功率开关管匕的源极(D)为串联型双向PWM斩波开关I 的/端，功率开关管V3的源极(D)为串联型双向PWM斩波开关I的g端。本发明第二项一种双向PWM斩波式无谐波整流装置增设隔离变压器方案中使用的带续流双向PWM斩波开关6有两种技术方案。I)关于带续流双向PWM斩波开关6方案一整流型带续流双向PWM斩波开关6，其特征是由斩波开关7和续流开关8组成，斩波开关7用于斩波调压，续流开关8提供续流通路。具体地说，整流型带续流双向PWM斩波开关6中的斩波开关7，其特征是斩波开关7由一只功率开关管K4和一个整流桥久组成，功率开关管K4的源极(D)与整流桥久的DC3+端相连接，功率开关管V4的漏极(S)与整流桥久的DC3-端相连接，整流桥久的AC5端为整流型带续流双向PWM斩波开关6的a端，整流桥久的AC6端连接功率开关管V,的源极(D)后为整流型带续流双向PWM斩波开关6的6端，整流型带续流双向PWM斩波开关6中的续流开关8，其特征是续流开关8由两只功率开关管K-、匕组成，功率开关管的漏极(S)与功率开关管匕的漏极(S)相连接，功率开关管匕的源极(D)与整流型带续流双向PWM斩波开关6的6端相连接，功率开关管V6源极(D)与整流型带续流双向PWM斩波开关6的c端相连接。2 )关于带续流双向PWM斩波开关6方案二 串联型带续流双向PWM斩波开关6，其特征是由斩波开关7和续流开关8组成，斩波开关7用于斩波调压，续流开关8提供续流通路。具体地说，串联型带续流双向PWM斩波开关6中的斩波开关7，其特征是由两只功率开关管I、匕组成，功率开关管J77的漏极(S)与功率开关管Kfil的漏极(S)相连接,功率开关管 V,的源极(D)为串联型带续流双向PWM斩波开关6的a端，功率开关管Vs的源极(D)为串联型带续流双向PWM斩波开关6的6端，串联型带续流双向PWM斩波开关6中的续流开关8，其特征是续流开关8由两只功率开关管匕、^组成，功率开关管Ks的漏极(S)与功率开关管Vw的漏极(S)相连接，功率开关管Ks的源极(D)与整流型带续流双向PWM斩波开关6 的办端相连接，功率开关管^源极(D)与整流型带续流双向PWM斩波开关6的c端相连接。有益效果
本发明一种双向PWM斩波式无谐波整流装置与常规整流装置相比，具有以下优点
1、输入交流电流连续、无谐波、无无功损失；
2、输出直流电压恒定。
图I为本发明双向PWM斩波式无谐波整流装置原理图2为本发明双向PWM斩波式无谐波整流装置增设隔离变压器原理图3为整流型双向PWM斩波开关原理图4为串联型双向PWM斩波开关原理图5为整流型带续流双向PWM斩波开关原理图6为串联型带续流双向PWM斩波开关原理图。图中双向PWM斩波开关(整流型双向PWM斩波开关或串联型双向PWM斩波开关) I，恒压控制器2，隔离变压器3，整流桥4，滤波电容器5，带续流双向PWM斩波开关(整流型带续流双向PWM斩波开关或串联型带续流双向PWM斩波开关)6，斩波开关7，续流开关8，功率开关功率开关K2，功率开关V3,功率开关K4，功率开关F5,功率开关F6,功率开关V7,功率开关V8,功率开关V9,功率开关ho,整流桥Dp
具体实施例方式
参照附图详细说明本发明一种双向PWM斩波式无谐波整流装置两个技术方案的实施例。I)第一项一种双向PWM斩波式无谐波整流装置方案实施例，如图I所示，其特征是由双向PWM斩波开关I、恒压控制器2、整流桥4和滤波电容器5组成，交流输入电源Ui的一端与双向PWM斩波开关I的/端相连接，交流输入电源Ui的另一端与整流桥4的AC2端相连接，双向PWM斩波开关I的g端与整流桥4的ACl端相连接，整流桥4的DCl+端与滤波电容器5的一端以及恒压控制器2的反馈输入Uf —端相连接为直流输出U。的一端，整流桥4的DCl-端与滤波电容器5的另一端以及恒压控制器2的反馈输入Uf另一端相连接为直流输出U。的另一端，恒压控制器2的控制输出Uk —端与双向PWM斩波开关I的A端相连接，恒压控制器2的控制输出Uk另一端与双向PWM斩波开关I的i端相连接。2)第二项一种双向PWM斩波式无谐波整流装置增设隔离变压器方案实施例，如图 2所示，其特征是由带续流双向PWM斩波开关6、恒压控制器2、整流桥4、滤波电容器5和隔离变压器3组成。交流输入电源Ui的一端与带续流双向PWM斩波开关6的a端相连接,带续流双向PWM斩波开关6的b端与隔离变压器3的初级绕组Ti的一端相连接，交流输入电源Ui的另一端与带续流双向PWM斩波开关6的c端以及隔离变压器3的初级绕组Ti的另一端相连接，隔离变压器3的次级绕组T。的一端与整流桥4的ACl端相连接，隔离变压器3 的次级绕组T。的另一端与整流桥4的AC2端相连接，整流桥4的DCl+端与滤波电容器5的一端以及恒压控制器2的反馈输入Uf 一端相连接为直流输出U。的一端，整流桥4的DCl-端与滤波电容器5的另一端及恒压控制器2的反馈输入Uf另一端相连接为直流输出U。的另一端，恒压控制器2的控制输出Uk —端与带续流双向PWM斩波开关6的端相连接,恒压控制器2的控制输出Uk另一端与带续流双向PWM斩波开关6的e端相连接。第一项一双向PWM斩波式无谐波整流装置方案中使用的双向PWM斩波开关I有两种技术方案实施例，参照图3、图4说明两种技术方案实施例。I)整流型双向PWM斩波开关I实施例。由图3可知，整流型双向PWM斩波开关I，其特征是斩波开关由一只功率开关管(VM0S或IGBT) V1和一个整流桥仏组成，功率开关管F1 的源极(D)与整流桥仏的DC2+端相连接，功率开关管K7的漏极(S)与整流桥仏的DC2-端相连接，整流桥仏的AC3端为整流型双向PWM斩波开关I的/端，整流桥仏的AC4端为整流型双向PWM斩波开关I的g端。2)串联型双向PWM斩波开关I实施例。由图4可知，串联型双向PWM斩波开关1， 其特征是串联型双向PWM斩波开关I的斩波开关由两只功率开关管(VM0S或IGBT)&、匕组成，功率开关管G的漏极(S)与功率开关管V3的漏极(S)相连接,功率开关管V2的源极(D) 为串联型双向PWM斩波开关I的/端，功率开关管匕的源极(D)为串联型双向PWM斩波开关I的■端。第二项双向PWM斩波式无谐波整流装置增设隔离变压器方案中使用的带续流双向PWM斩波开关6有两种技术方案实施例,参照图5、图6说明两种技术方案实施例。I)整流型带续流双向PWM斩波开关6实施例。由图5可知，整流型带续流双向PWM 斩波开关6，其特征是由斩波开关7和续流开关8组成，斩波开关7用于斩波调压，续流开关8提供续流通路。具体地说，整流型带续流双向PWM斩波开关6中的斩波开关7，其特征是斩波开关7由一只功率开关管K4和一个整流桥久组成，功率开关管K4的源极(D)与整流桥久的DC3+端相连接，功率开关管V4的漏极(S)与整流桥久的DC3-端相连接，整流桥久的AC5端为整流型带续流双向PWM斩波开关6的a端，整流桥久的AC6端连接功率开关管 Vs的源极(D)后为整流型带续流双向PWM斩波开关6的6端，整流型带续流双向PWM斩波开关6中的续流开关8，其特征是续流开关8由两只功率开关管(VMOS或IGBOKpKe组成， 功率开关管匕的漏极(S)与功率开关管Ke的漏极(S)相连接,功率开关管Ky的源极(D)与整流型带续流双向PWM斩波开关6的6端相连接，功率开关管K,源极(D)与整流型带续流双向PWM斩波开关6的c端相连接。2)串联型带续流双向PWM斩波开关6实施例。由图6可知，串联型带续流双向PWM 斩波开关6，其特征是由斩波开关7和续流开关8组成，斩波开关7用于斩波调压，续流开关8提供续流通路。具体地说，串联型带续流双向PWM斩波开关6中的斩波开关7，其特征是由两只功率开关管(VM0S或IGBT) 组成，功率开关管K,的漏极(S)与功率开关管Vs 的漏极(S)相连接，功率开关管K,的源极(D)为串联型带续流双向PWM斩波开关6的a端， 功率开关管Vs的源极(D)为串联型带续流双向PWM斩波开关6的6端，串联型带续流双向 PWM斩波开关6中的续流开关8，其特征是续流开关8由两只功率开关管(VMOS或IGBT)KS、
组成，功率开关管G的漏极(S)与功率开关管Vjo的漏极(S)相连接,功率开关管Vff的源极(D)与整流型带续流双向PWM斩波开关的6端相连接，功率开关管^源极(D)与整流型带续流双向PWM斩波开关的c端相连接。
权利要求
1.一种双向PWM斩波式无谐波整流装置，其特征是由双向PWM斩波开关I、恒压控制器 2、整流桥4和滤波电容器5组成，交流输入电源Ui的一端与双向PWM斩波开关I的/端相连接，交流输入电源Ui的另一端与整流桥4的AC2端相连接，双向PWM斩波开关I的^ 端与整流桥4的ACl端相连接，整流桥4的DCl+端与滤波电容器5的一端以及恒压控制器2 的反馈输入Uf —端相连接为直流输出U。的一端，整流桥4的DCl-端与滤波电容器5的另一端以及恒压控制器2的反馈输入Uf另一端相连接为直流输出U。的另一端，恒压控制器2 的控制输出Uk—端与双向PWM斩波开关I的A端相连接,恒压控制器2的控制输出Uk另一端与双向PWM斩波开关I的i端相连接。
2.一种双向PWM斩波式无谐波整流装置增设隔离变压器方案，其特征是由带续流双向 PWM斩波开关6、恒压控制器2、整流桥4、滤波电容器5和隔离变压器3组成，交流输入电源 Ui的一端与带续流双向PWM斩波开关6的a端相连接,带续流双向PWM斩波开关6的办端与隔离变压器3的初级绕组Ti的一端相连接，交流输入电源Ui的另一端与带续流双向PWM 斩波开关6的c端以及隔离变压器3的初级绕组Ti的另一端相连接，隔离变压器3的次级绕组T。的一端与整流桥4的ACl端相连接，隔离变压器3的次级绕组T。的另一端与整流桥 4的AC2端相连接，整流桥4的DCl+端与滤波电容器5的一端以及恒压控制器2的反馈输入Uf —端相连接为直流输出U。的一端，整流桥4的DCl-端与滤波电容器5的另一端及恒压控制器2的反馈输入Uf另一端相连接为直流输出U。的另一端，恒压控制器2的控制输出 Uk —端与带续流双向PWM斩波开关6的￠/端相连接,恒压控制器2的控制输出Uk另一端与带续流双向PWM斩波开关6的e端相连接。
3.本发明权力要求I中使用的双向PWM斩波开关I属于整流型双向PWM斩波开关1， 其特征是斩波开关由一只功率开关管K1和一个整流桥仏组成，功率开关管V1的源极(D)与整流桥仏的DC2+端相连接，功率开关管K7的漏极(S)与整流桥仏的DC2-端相连接，整流桥仏的AC3端为整流型双向PWM斩波开关I的/端，整流桥仏的AC4端为整流型双向PWM 斩波开关I的^1 端。
4.本发明权力要求I中使用的双向PWM斩波开关I属于串联型双向PWM斩波开关1， 其特征是串联型双向PWM斩波开关I的斩波开关由两只功率开关管匕、匕组成，功率开关管 V2的漏极(S)与功率开关管V3的漏极(S)相连接，功率开关管V2的源极(D)为串联型双向 PWM斩波开关I的/端，功率开关管V3的源极(D)为串联型双向PWM斩波开关I的^ 端。
5.本发明权力要求2中使用的带续流双向PWM斩波开关I属于整流型带续流双向PWM 斩波开关6，其特征是由斩波开关7和续流开关8组成，斩波开关7用于斩波调压，续流开关 8提供续流通路，具体地说，整流型带续流双向PWM斩波开关6中的斩波开关7，通过调节功率开关管(VMOS或IGBT) K4的占空比改变a、b两端电压，其特征是斩波开关7由一只功率开关管K4和一个整流桥久组成，功率开关管K4的源极(D)与整流桥久的DC3+端相连接， 功率开关管V4的漏极(S)与整流桥久的DC3-端相连接，整流桥久的AC5端为整流型带续流双向PWM斩波开关6的a端，整流桥久的AC6端连接功率开关管V,的源极(D)后为整流型带续流双向PWM斩波开关6的6端，整流型带续流双向PWM斩波开关6中的续流开关8， 通过切换功率开关(VM0S或IGBT)^和功率开关管(VM0S或IGBT)K6的通断，为仏c两端提供续流通路，其特征是续流开关8由两只功率开关管F,、匕组成，功率开关管的漏极(S) 与功率开关管V6的漏极(S)相连接，功率开关管匕的源极(D)与整流型带续流双向PWM斩波开关6的b端相连接，功率开关管V6源极(D)与整流型带续流双向PWM斩波开关6的c 端相连接。
6.本发明权力要求2中使用的带续流双向PWM斩波开关I属于串联型带续流双向PWM 斩波开关6，其特征是由斩波开关7和续流开关8组成，斩波开关7用于斩波调压，续流开关 8提供续流通路，具体地说，串联型带续流双向PWM斩波开关6中的斩波开关7，通过调节功率开关(VMOS或IGBT) K7和功率开关管(VMOS或IGBT) Vs的占空比改变a、b两端电压，其特征是由两只功率开关管4、匕组成，功率开关管I的漏极(S)与功率开关管Kfil的漏极(S) 相连接，功率开关管K,的源极(D)为串联型带续流双向PWM斩波开关6的<3端，功率开关管 V8的源极(D)为串联型带续流双向PWM斩波开关6的6端，串联型带续流双向PWM斩波开关6中的续流开关8，通过切换功率开关(VMOS或IGBT) Ks和功率开关管(VMOS或IGBT) Kltl 的通断，为仏c两端提供续流通路，其特征是续流开关8由两只功率开关管匕、^组成，功率开关管Vff的漏极(S)与功率开关管Vjo的漏极(S)相连接,功率开关管Vs的源极(D)与整流型带续流双向PWM斩波开关的b端相连接，功率开关管Vj,源极(D)与整流型带续流双向PWM斩波开关的c端相连接。
全文摘要
本发明提出一种双向PWM斩波式无谐波整流滤波装置，属于电力系统和电子设备中的整流滤波装置，其特征是由带续流双向PWM斩波开关6、恒压控制器2、整流桥4、滤波电容器5和隔离变压器3组成。本发明的有益效果是，与常规整流滤波装置相比双向PWM斩波式无谐波整流滤波装置具有输入交流电流连续、无谐波、无无功损失和输出直流电压恒定。
文档编号H02M1/12GK102611336SQ201210022108
公开日2012年7月25日 申请日期2012年2月1日 优先权日2012年2月1日
发明者樊远征 申请人:樊远征, 苏沁阳