本发明涉及一种取代全桥整流器二极管对交流变直流的整流装置,尤其是通过比较放大器对交流正弦波相位的检测,驱动控制电子开关按对应相位输出正、负半周,实现同步整流,不产生谐波并降低整流损耗的ac-dc无谐波同步整流装置。
背景技术:
目前,公知的市电电网在理想情况下应提供幅值和频率恒定的稳定正弦波电压,并且电网电流应与电压相位相同,这样,在电网一侧具有单位功率因数。由于电力电子器件的高速发展和电力电子设备的普及,低电压整流电能的损失也越来越多,也使市电电网的谐波污染日趋严重。这是因为电力电子设备在从电网吸收有功功率和无功功率的同时,也向电网注入大量谐波电流,在电网阻抗上产生谐波压降,线损增大,并造成电网电压的畸变,电网的供电质量严重下降,也对同一电网上的其他电力电子设备的运行造成不良影响。为了保证电网的供电质量,世界各国都制定了相应的标准来限制谐波源注入电网的谐波电流,以此将电网的谐波电压控制在允许的范围内。国家标准gb/t14549-1993《电能质量公用电网谐波》对注入电网公共连接点的谐波电流分量(均方根值)允许值和由此产生的电网谐波电压(相电压)限值作了硬性的规定。交流输入电压整流后接一个大的滤波电容器,虽然输入电压是正弦波形,但由于电路是非线性元件和储能元件的组合,所以其交流输入电流不是正弦波,而是一种脉冲波形。脉冲状的输入电流含有大量的谐波分量,其无功分量基本上为高次谐波, 如对于单相不可控整流电路来说,3次谐波幅度约为基波幅度的95%,5次谐波约为70%,7次谐波约为45%,9次谐波约为25%。高次谐波的产生大大降低了输入交流侧的功率因数。由于在电力电子设备中,整流器(ac-dc变换器)占有较大的比例,并且整流器是主要的谐波源之一,抑制整流器产生的谐波是减轻电网谐波污染的重要措施。这要求降低整流器的输出中的谐波分量、提高电网一侧的功率因数。目前在我们国内还是一个空白,还没有一种无谐整流装置替代传统的pn结整流器。
技术实现要素:
为了克服现有的整流器大量电流谐波分量倒流入电网,造成对电网的谐波污染,谐波电流流过线路阻抗产生谐波压降,使原来是正弦波的电网输入电压的波形发生畸变,谐波也可能使电路发生故障甚至损坏,谐波造成其流经的导线过热,配电变压器过热,引起电网lc谐振、三相电路中的中线因3次谐波的叠加而过热等,本发明提供一种ac-dc无谐波同步整流装置,该ac-dc无谐波同步整流装置不仅能完成交流变直流的整流过程,而且经集成后体积小,可直接替代整流器,降低电路的整体功率消耗,无谐波的产生,提高了ac-dc的转换效率。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:在同步整流电路中,由端子1、2输入交流电,经电阻r1、r2分压,二极管d1、d2电压限位,供比较放大器ic2中的两个比较放大器的输入端。遇正半周,比较放大器ic2-1的1脚呈低电位,三极管v2与v6截止,三极管v1截止,三极管v5由电阻r15、r13给基极供电导通,开关管q1导通,开关管q3截止;比较放大器ic2-2的7脚呈高电位,三极管v8与v12导通,三极管v7导通,三极管v11截止,开关管q2截止,开关管q4导通,电流由电源一端进入端子1、开关管q1、端子3、经负载返回 至端子4、开关管q4、端子2至电源另一端。遇负半周,比较放大器ic2-1的1脚呈高电位,三极管v2与v6导通,三极管v1导通,三极管v5截止,开关管q1截止,开关管q3导通;比较放大器ic2-2的7脚呈低电位,三极管v8与v12截止,三极管v7截止,三极管v11导通,开关管q2导通,开关管q4截止,电流由电源另一端进入端子2、开关管q2、端子3、经负载返回至端子4、开关管q3、端子1至电源一端。由电阻r9、r29、r10分压为比较放大器ic1提供状态检测信号,二极管d3与电解电容c组成比较放大器ic1、ic2供电回路,完成交流变直流的整流过程。
本发明的有益效果是,采用ic控制电子开关整流方式,不产生谐波,不会对供电网络造成谐波污染及电网电压畸变,保证供电电网一侧的功率因数不会改变,不仅达到提高转换效率的目的,同时节电。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
附图是本发明的电路原理图
附图:1~4端子,r1~r29电阻,c电解电容,d1~d3二极管,v1~v12三极管,q1~q4开关管,ic1、ic2-1、ic2-2比较放大器。
具体实施方式
在图中,端子1、电阻r1一端、开关管q1的d极与q3的d极相连,开关管q1的s极、三极管v1的e极、电阻r4一端、电阻r6一端、电阻r11一端、电阻r15一端、开关管q2的s极、三极管v7的e极、电阻r17一端、电阻r19一端、电阻r21一端、电阻r25一端、二极管d3正极、电阻r9一端与端子3相连,开关管q1的g极、三极管v1的c极与电阻r3一端相连,三极管v1的b极、电阻r4另一端、电阻r5一端与三极管v3的c极相连,电阻r5另一端与 三极管v2的c极相连,三极管v2的b极与电阻r7一端相连,三极管v3的e极与电阻r12一端相连,三极管v3的b极、电阻r6另一端与三极管v4的c极相连,三极管v4的b极与电阻r8一端相连,电阻r8另一端、比较放大器ic1的1脚与电阻r26一端相连,比较放大器ic1的8脚、二极管d3负极、比较放大器ic2-1的8脚与电解电容c正极相连,比较放大器ic1的3脚、电阻r9另一端与电阻r29一端相连,电阻r29另一端、电阻r10一端与比较放大器ic1的2脚相连,比较放大器ic1的4脚、电阻r10另一端、电解电容c负极、三极管v4的e极、三极管v6的e极、三极管v2的e极、三极管v5的e极、电阻r3另一端与开关管q3的s极、开关管q4的s极、电阻r16一端、三极管v8的e极、三极管v11的e极、三极管v10的e极、三极管v12的e极、比较放大器ic2-2的4脚、电阻r27一端、电阻r28一端与端子4相连,开关管q3的g极、三极管v5的c极与电阻r11另一端相连,三极管v5的b极、电阻r12另一端与电阻r13一端相连,电阻r13另一端、三极管v6的c极与电阻r15另一端相连,三极管v6的b极与电阻r14一端相连,电阻r14另一端、电阻r7另一端与比较放大器ic2-1的1脚相连,电阻r1另一端、二极管d1负极、二极管d2正极、电阻r27另一端、比较放大器ic2-1的2脚与比较放大器ic2-2的5脚相连,比较放大器ic2-1的3脚、比较放大器ic2-2的6脚、电阻r28另一端、电阻r2一端、二极管d1正极与二极管d2负极相连,电阻r2另一端、端子2、开关管q2的d极与开关管q4的d极相连,开关管q2的g极、三极管v7的c极与电阻r16另一端相连,三极管v7的b极、电阻r17另一端、电阻r18一端与三极管v9的c极相连,电阻r18另一端与三极管v8的c极相连,三极管v8的b极与电阻r20一端相连,三极管v9的e极与电阻r22一端相连,三极管v9的b极、电阻r19另一端与三极管v10的c极相连,三极管v10的b极 与电阻r26另一端相连,开关管q4的g极、三极管v11的c极与电阻r21另一端相连,三极管v11的b极、电阻r22另一端与电阻r23一端相连,电阻r23另一端、电阻r25另一端与三极管v12的c极相连,三极管v12的b极与电阻r24一端相连,电阻r24另一端、电阻r20另一端与比较放大器ic2-2的7脚相连。