一种中大功率场合高功率因数直流电源制造技术

本实用新型专利技术提供一种中大功率场合高功率因数直流电源，包括输入整流滤波电路、功率因数校正电路、相移控制全桥变换电路和检测控制电路。AC380V交流输入经输入整流滤波电路整流滤波，再经功率因数校正电路进行升压变换，由相移控制全桥变换电路输出稳定的直流电压；检测控制电路输出脉宽跟随输入电压和电流相位差值变化的脉冲控制信号1至功率因数校正电路，使交流输入电流波形跟随交流输入电压波形变化；检测控制电路输出脉宽跟随反馈信号和外部模拟信号差值变化的四路脉冲控制信号至相移控制全桥变换电路，从而使直流输出电压跟随外部模拟信号变化。实验表明，本实用新型专利技术所述电源的功率因数不低于0.99。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于电源
，具体涉及一种中大功率场合高功率因数直流电源。
技术介绍
伴随着功率半导体器件的发展，电力电子技术得到了飞速发展。在各种电力电子装置中，直流电源占有重要的地位，以开关电源为代表的直流电源广泛应用于通讯、航空、家电等领域，为各行各业提供稳定的能源基础。对于中、大功率场合，主要采用桥式不控整流和大容量滤波电容组成的开关整流电路，在整流过程中，输入电流时断时续，呈尖脉冲状，输入电流波形发生畸变，功率因数较低。功率因数的大小可直接反映电能质量及电能损耗情况，提高功率因数可以提高电能利用率，降低输入电流谐波，减少线路损耗。
技术实现思路
本技术的目的就是为了克服上述现有技术的不足之处，而提供一种中大功率场合高功率因数直流电源。它的输入电压范围为AC323V-437V，额定工况下，功率因数达到0.99，交流输入电流的总谐波失真度小于等于3％。本技术的目的是通过如下技术措施来实现的：一种中大功率场合高功率因数直流电源,包括输入整流滤波电路、功率因数校正电路、相移控制全桥变换电路和检测控制电路。AC380V交流输入经输入整流滤波电路整流滤波，再经功率因数校正电路进行升压变换，由相移控制全桥变换电路输出稳定的直流电压；检测控制电路根据由输入整流滤波电路提供的电压检测信号和由功率因数校正电路提供的电流检测信号1之间 的相位差以及由功率因数校正电路提供的电压反馈信号1与基准电压之间的电位差，输出脉宽跟随所述相位差和电位差变化的脉冲控制信号1至功率因数校正电路，使交流输入电流波形跟随交流输入电压波形变化；检测控制电路根据由相移控制全桥变换电路提供的电流检测信号2、电压和电流反馈信号、外部模拟信号之间的电位差，输出脉宽跟随所述电位差变化的四路脉冲控制信号至相移控制全桥变换电路，从而使直流输出电压跟随外部模拟信号变化。在上述技术方案中，输入整流滤波电路由输入保险丝，限流电阻，继电器，EMI滤波器，单相整流桥，输入滤波电容等元件组成。在上述技术方案中，功率因数校正电路由Boost升压电路、电压检测和电流检测组成。通过电流反馈强迫输入电流跟随交流输入电压变化，使输入电流波形正弦化，并与交流输入电压保持同相位，实现功率因数校正。在上述技术方案中，相移控制全桥变换电路由四只功率开关晶体管、高频变压器和四只肖特基整流二极管构成全桥变换器，通过高频变压器在物理上对初、次级线圈进行隔离，输入与输出间的隔离电压不低于AC2500V。本技术结构简单，功能完善，与现有技术相比具有以下优点：1)交流输入与直流输出之间的隔离电压达到AC2500V，提高了直流电源的抗干扰性能。2)输入电流的总谐波失真度小于等于3％。3)额定工况下，功率因数达到0.99。4)应用软开关技术，电源效率大于92％。附图说明图1为本技术一种中大功率场合高功率因数直流电源的整体电路原理框图。图2为本技术实施例中输入整流滤波电路原理图。图3为本技术实施例中功率因数校正电路拓扑图。图4为本技术实施例中相移控制全桥变换电路拓扑图。图5为本技术实施例中检测控制电路原理框图1。图6为本技术实施例中检测控制电路原理框图2。具体实施方式下面结合附图对本技术作进一步的描述。如图1所示，一种中大功率场合高功率因数直流电源，它包括输入整流滤波电路、功率因数校正电路、相移控制全桥变换电路和检测控制电路。AC380V交流输入经输入整流滤波电路整流滤波，再经功率因数校正电路进行升压变换，由相移控制全桥变换电路输出稳定的直流电压；检测控制电路根据由输入整流滤波电路提供的电压检测信号和由功率因数校正电路提供的电流检测信号1之间的相位差以及由功率因数校正电路提供的电压反馈信号1与基准电压之间的电位差，输出脉宽跟随所述相位差和电位差变化的脉冲控制信号1至功率因数校正电路，使交流输入电流波形跟随交流输入电压波形变化；检测控制电路根据由相移控制全桥变换电路提供的电流检测信号2、电压和电流反馈信号、外部模拟信号之间的电位差，输出脉宽跟随所述电位差变化的四路脉冲控制信号至相移控制全桥变换电路，从而使直流输出电压跟随外部模拟信号变化。如图2所示，所述输入整流滤波电路，限流电阻R1的作用是在直流电源启动时，限制后级功率因数校正电路中输出储能电容C7～C10的充电电流，防止电流过大损坏整流桥D1，当输出储能电容C7～C10上的电压达到设定值时，继电器K1动作闭合，将限流电阻R1短接切除。C1～C4、R2、R3、L1构成EMI滤波器。单相380V的交流输入经过EMI滤波器后，通过整流桥D1得到100Hz的正弦半波电压。如图3所示，所述功率因数校正电路，主电路拓扑采用Boost升压电路，由功率开关管Q2、二极管D2、电感L2和输出储能电容C7～C10组成。功率开关管Q2导通，二极管D2承受反压截止，电感L2上电流线性增加，输出储能电容C7～C10为输出负载供电；Q2截止时，D2正向导通，电感L2上电流线性减小，电感L2为输出负载提供能量同时给电容C7～C10充电。通过控制Q2的导通时间和截止时间，使电感上电流在一个周期内跟踪输入电压波形的上升、下降趋势，实现功率因数校正的目的。电压反馈信号1送入检测控制电路，与基准电压进行比较使输出电压稳定；电压检测信号送入检测控制电路，提供一个正弦参考波形使电流检测信号跟随正弦半波变化。如图4所示，所述相移控制全桥变换电路，由全桥逆变电路、高频变压器T1、输出整流滤波电路组成。全桥逆变电路包含Q3～Q6是四个功率开关管，C25、C26、C33、C34是谐振电容，L5是谐振电感，C32是阻断电容，T1为高频变压器，CT1是脉冲电流互感器。D7、D8、D11、D12是输出整流管，L3是输出滤波电感、C27是输出滤波电容，R64是输出电流采样电阻。如图5所示，所述检测控制电路，其控制功率因数电路的核心是平均电流控制模式PWM控制器UC3854A。UC3854A芯片内部包含了电压误差放大器、电流误差放大器、乘法器、恒频脉宽调制器等。电流误差放大器及其外围电阻、电容构成电流内环，负责控制电感电流波形正弦跟踪输入电压波形；电压误差放大器及其外围电阻、电容构成电压外环，负责控制输出电压的稳定。电压反馈信号1与3V基准电压比较并经电压误差放大器后输出一个直流量，该直流量与整流后的电压检测信号的乘积作为电感电流给定量，电感电流给定量与电流检测信号1比较并经电流 误差放大器后的输出经过恒频脉宽调制器后生成脉冲控制信号1控制功率开关管的开通和关断。如图6所示，所述检测控制电路，其控制相移控制全桥变换电路的核心是移相PWM控制器UCC3895。UCC3895芯片内部集成了高频振荡器、锯齿波发生和比较电路、误差放大器、过电流比较器、过电流及软启动逻辑电路、自适应死区调节和四路输出延迟控制电路等。误差放大器及其外围电阻、电容构成电压、电流双闭环，负责控制输出电压跟随外部模拟信号变化。电压和电流反馈信号与外部模拟信号比较并经误差放大器后输出一个直流量，该直流量与锯齿波进行比较后生成PWM脉冲。电流检测信号2与2.5V基准电压比较并经过电流及软启动逻辑电路，对四路脉冲输出进行控制，当电路故障时，关闭输出脉冲。四路输出延迟控制电路将PWM脉冲变换为相差本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种中大功率场合高功率因数直流电源,包括输入整流滤波电路、功率因数校正电路、相移控制全桥变换电路和检测控制电路；其特征在于：AC380V交流输入经输入整流滤波电路整流滤波，再经功率因数校正电路进行升压变换，由相移控制全桥变换电路输出稳定的直流电压；检测控制电路根据由输入整流滤波电路提供的电压检测信号和由功率因数校正电路提供的电流检测信号1之间的相位差以及由功率因数校正电路提供的电压反馈信号1与基准电压之间的电位差，输出脉宽跟随所述相位差和电位差变化的脉冲控制信号1至功率因数校正电路，使交流输入电流波形跟随交流输入电压波形变化；检测控制电路根据由相移控制全桥变换电路提供的电流检测信号2、电压和电流反馈信号、外部模拟信号之间的电位差，输出脉宽跟随所述电位差变化的四路脉冲控制信号至相移控制全桥变换电路，从而使直流输出电压跟随外部模拟信号变化。

【技术特征摘要】
1.一种中大功率场合高功率因数直流电源,包括输入整流滤波电路、功率因数校正电路、相移控制全桥变换电路和检测控制电路；其特征在于：AC380V交流输入经输入整流滤波电路整流滤波，再经功率因数校正电路进行升压变换，由相移控制全桥变换电路输出稳定的直流电压；检测控制电路根据由输入整流滤波电路提供的电压检测信号和由功率因数校正电路提供的电流检测信号1之间的相位差以及由功率因数校正电路提供的电压反馈信号1与基准电压之间的电位差，输出脉宽跟随所述相位差和电位差变化的脉冲控制信号1至功率因数校正电路，使交流输入电流波形跟随交流输入电压波形变化；检测控制电路根据由相移控制全桥变换电路提供的电流检测信号...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴小丽，魏彦，王晓民，盖忠伟，雷元林，何锦坤，罗青青，
申请(专利权)人：武汉杭久电气有限公司，
类型：新型
国别省市：湖北;42