一种大功率交流‑直流变换电路制造技术

一种大功率交流‑直流变换电路，由开关管Q1、Q2、Q3、Q4和高频变压器T1的初级线圈构成为一H桥开关电路，开关管Q1、Q4由第一高频方波信号控制通、断，开关管Q2、Q3由第二高频方波信号控制通、断，第一高频方波信号的相位与第二高频方波信号的相位互为相反，从而对高压整流器QL的输出电压进行逆变，通过改变高频方波信号的频率，可改变高频变压器的次级电压，使高频变压器的次级电压稳定。本电路结构可取消并联在高压整流器QL的输出端的滤波电容，在逆变降压过程中电网始终有电流流向高频变压器，电网的输入电流无周期性尖峰出现，输入电流比较平滑，有效地抑制了高次谐波分量，另外对高频变压器的次级电压具有稳压功能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种大功率交流-直流变换电路，该电路包括将交流电变换为直流电的整流单元和对整流后的高压直流电进行降压的降压单元。
技术介绍
现有的大功率的交流-直流变换电路，如直流电焊机中的焊接电源电路，一般包括整流器和电容滤波器，电容滤波器的作用是使整流后的波形平直无脉动，由于整流二极管的非线性和滤波电容的储能作用，使得输入电流为一个时间很短、峰值很高的周期性尖峰电流，对这种畸形的输入电流进行傅里叶分析可知，它除了含有基波外，还含有丰富的高次谐波分量，特别是其中的三次谐波尤为突出，这不仅给公共电网带来很多危害，而且也会增大输入电流在传输上损耗；为此有关部门作出了相应规定，必须对此类的大功率的交流-直流变换电路进行功率因数校正，抑制高次谐波分量，限制输入电流的失真程度。现有的功率因数校正的方法主要有无源功率因数校正和有源功率因数校正两大类。这两类功率因数校正的方法都会增加交流-直流变换电路的制造成本。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是，提供一种大功率交流-直流变换电路，该电路取消了滤波电容，不需要增加功率因数校正电路，但仍能抑制高次谐波分量并使输出的直流电压波形平直。本专利技术解决的技术问题的技术方案是，一种大功率交流-直流变换电路，其包括：对市电进行整流的高压整流器QL、将高压整流器输出的高压直流电变换成低压直流电的降压单元，其特征是，所述的降压单元包括开关管Q1、Q2、Q3、Q4，高频变压器T1，开关管Q1的集电极接高压直流电的正极，开关管Q1的发射极接高频变压器T1初级线圈的一端，开关管Q2的集电极接开关管Q1的发射极，开关管Q2的发射极接高压直流电的负极，开关管Q3的集电极接高压直流电的正极，开关管Q3的发射极接高频变压器T1初级线圈的另一端，开关管Q4的集电极接开关管Q3的发射极，开关管Q4的发射极接高压直流电的负极，高频变压器T1次级线圈与低压整流器的输入端连接，低压整流器的输出端输出一低压直流电压uo，开关管Q1和开关管Q4的栅极施加有第一高频方波信号，开关管Q2和开关管Q3的栅极施加有第二高频方波信号，当开关管Q1和开关管Q4导通时开关管Q2和开关管Q3截止，当开关管Q1和开关管Q4截止时开关管Q2和开关管Q3导通，所述的第一高频方波信号和第二高频方波信号由一压控振荡器输出，压控振荡器受控于一电压比较器，电压比较器将低压整流器输出的低压直流电压uo与一设定电压ug进行比较，当低压直流电压uo大于设定电压ug时，电压比较器输出的控制电压uk使压控振荡器输出信号的频率降低，使低压直流电压uo降低，反之亦然。本专利技术的特点是，所述的开关管Q1、Q2、Q3、Q4和高频变压器T1的初级线圈构成为一H桥开关电路，第一高频方波信号的相位与第二高频方波信号的相位互为相反，当开关管Q1、Q4导通时开关管Q2、Q3截止，当开关管Q1、Q4截止时开关管Q2、Q3导通，从而对高压整流器QL的输出电压进行逆变，通过改变高频方波信号的频率，可改变高频变压器的次级电压，使高频变压器的次级电压稳定。本专利技术的电路结构可取消并联在高压整流器QL的输出端的滤波电容，在逆变降压过程中电网始终有电流流向高频变压器，电网的输入电流无周期性尖峰出现，输入电流比较平滑，有效地抑制了高次谐波分量，另外对高频变压器的次级电压具有稳压功能。附图说明图1为本专利技术的电路原理图。图2为图1中比较器与压控振荡器的电路原理图。具体实施方式现结合附图说明本专利技术的具体实施方式。一种大功率交流-直流变换电路，其包括：对市电进行整流的高压整流器QL、将高压整流器输出的高压直流电变换成低压直流电的降压单元，其特征是，所述的降压单元包括开关管Q1、Q2、Q3、Q4，高频变压器T1，开关管Q1的集电极接高压直流电的正极，开关管Q1的发射极接高频变压器T1初级线圈的一端，开关管Q2的集电极接开关管Q1的发射极，开关管Q2的发射极接高压直流电的负极，开关管Q3的集电极接高压直流电的正极，开关管Q3的发射极接高频变压器T1初级线圈的另一端，开关管Q4的集电极接开关管Q3的发射极，开关管Q3的发射极接高压直流电的负极；高频变压器T1次级线圈与低压整流器的输入端连接，低压整流器的输出端输出一低压直流电压uo，开关管Q1和开关管Q4的栅极施加有第一高频方波信号，开关管Q2和开关管Q3的栅极施加有第二高频方波信号，当开关管Q1和开关管Q4导通时开关管Q2和开关管Q3截止，当开关管Q1和开关管Q4截止时开关管Q2和开关管Q3导通，所述的开关管Q1、Q2、Q3、Q4为绝缘栅双极晶体管（IGBT）。高频变压器T1次级线圈有一中心抽头，高频变压器T1次级线圈一端接二极管D5的阳极，高频变压器T1次级线圈另一端接二极管D6的阳极，二极管D5的阴极与二极管D6的阴极相联，二极管D5的阴极为低压整流器输出端的正极，高频变压器T1次级线圈的中心抽头为低压整流器输出端的负极，高频变压器T1次级线圈的中心抽头接地。所述的第一高频方波信号和第二高频方波信号由一压控振荡器输出，压控振荡器的电路结构如图2所示，压控振荡器包括时基集成电路IC1、三极管T1、三极管T2、三极管T3，三极管T1和三极管T2的发射极接工作电源V+，三极管T1和三极管T2的基极相连接，三极管T1的基极接三极管T1的集电极，三极管T1的集电极通过电阻R9接控制电压uk，三极管T1的集电极接时基集成电路IC1的引脚7，三极管T1的集电极通过电阻R10接时基集成电路IC1的引脚6和引脚2，时基集成电路IC1的引脚2通过电容C1接地，时基集成电路IC1的引脚4和引脚8接工作电源V+，时基集成电路IC1的引脚1接地，时基集成电路IC1的引脚3通过电阻R11接三极管T3的基极，三极管T3的集电极通过电阻R12接工作电源V+，三极管T3的发射极接地。时基集成电路的型号为NE555。压控振荡器的工作原理是：时基集成电路IC1、电阻R10、电容C1构成一方波振荡器，三极管T1、三极管T2、电阻R9构成一电压/电流变换电路，三极管T2的集电极电流与控制电压uk相关，当控制电压uk升高时三极管T2的集电极电流下降，方波振荡器的振荡频率下降；当控制电压uk下降时三极管T2的集电极电流上升，方波振荡器的振荡频率上升；时基集成电路IC1的引脚3输出第一高频方波信号J1，三极管T3、电阻R11和电阻R12构成一反相器，三极管T3的集电极输出第二高频方波信号J2，第一高频方波信号和第二高频方波信号的相位相反；压控振荡器的输出信号频率范围为10KHZ-150KHZ。上述的压控振荡器功能也可以用LM331系列的电压/频率转换器加一反相器来实现，电压/频率转换器的输入端接控制电压uk，电压/频率转换器的输出端接反相器的输入端，电压/频率转换器的输出端输出第一高频方波信号，反相器的输出端输出第二高频方波信号。由于开关管上有高电压，第一高频方波信号J1和第二高频方波信号J2对开关管的控制通过耦合的方式实现；耦合的方式可采用脉冲变压器耦合，也可采用光电耦合。光电耦合的线路结构为，第一高频方波信号J1接光耦GE1的发光二极管的阳极，光耦GE1的发光二极管的阴极接光耦GE4的发光二极管的阳极，光耦GE4的发光二极管的阴极通过电阻R15接地，光耦GE1的光电三本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种大功率交流‑直流变换电路，其包括：对市电进行整流的高压整流器QL、将高压整流器输出的高压直流电变换成低压直流电的降压单元，其特征是，所述的降压单元包括开关管Q1、 Q2 、Q3、Q4，高频变压器T1，开关管Q1的集电极接高压直流电的正极，开关管Q1的发射极接高频变压器T1初级线圈的一端，开关管Q2的集电极接开关管Q1的发射极，开关管Q2的发射极接高压直流电的负极，开关管Q3的集电极接高压直流电的正极，开关管Q3的发射极接高频变压器T1初级线圈的另一端，开关管Q4的集电极接开关管Q3的发射极，开关管Q4的发射极接高压直流电的负极，高频变压器T1次级线圈与低压整流器的输入端连接，低压整流器的输出端输出一低压直流电压uo，开关管Q1和开关管Q4的栅极施加有第一高频方波信号J1，开关管Q2和开关管Q3的栅极施加有第二高频方波信号J2，第一高频方波信号的相位与第二高频方波信号的相位互为反相，所述的第一高频方波信号和第二高频方波信号由一压控振荡器输出，压控振荡器受控于一电压比较器，电压比较器将低压整流器输出的低压直流电压uo与一设定电压ug进行比较，当低压直流电压uo大于设定电压ug时，电压比较器输出的控制电压uk使压控振荡器输出信号的频率降低，从而使低压直流电压uo降低，反之亦然。...

【技术特征摘要】
1.一种大功率交流-直流变换电路，其包括：对市电进行整流的高压整流器QL、将高压整流器输出的高压直流电变换成低压直流电的降压单元，其特征是，所述的降压单元包括开关管Q1、Q2、Q3、Q4，高频变压器T1，开关管Q1的集电极接高压直流电的正极，开关管Q1的发射极接高频变压器T1初级线圈的一端，开关管Q2的集电极接开关管Q1的发射极，开关管Q2的发射极接高压直流电的负极，开关管Q3的集电极接高压直流电的正极，开关管Q3的发射极接高频变压器T1初级线圈的另一端，开关管Q4的集电极接开关管Q3的发射极，开关管Q4的发射极接高压直流电的负极，高频变压器T1次级线圈与低压整流器的输入端连接，低压整流器的输出端输出一低压直流电压uo，开关管Q1和开关管Q4的栅极施加有第一高频方波信号J1，开关管Q2和开关管Q3的栅极施加有第二高频方波信号J2，第一高频方波信号的相位与第二高频方波信号的相位互为反相，所述的第一高频方波信号和第二高频方波信号由一压控振荡器输出，压控振荡器受控于一电压比较器，电压比较器将低压整流器输出的低压直流电压uo与一设定电压ug进行比较，当低压直流电压uo大于设定电压ug时，电压比较器输出的控制电压uk使压控振荡器输出信号的频率降低，从而使低压直流电压uo降低，反之亦然。2.根据权利要求1所述的大功率交流-直流变换电路，其特征是，所述的压控振荡器包括时基集成电路IC1、三极管T1、三极管T2、三极管T3，三极管T1和三极管T2的发射极接工作电源V+，三极管T1和三极管T2的基极相连接，三极管T1的基极接三极管T1的集电极，三极管T1的集电极通过电阻R9接控制电压uk，三极管T1的集电极接时基集成电路IC1的引脚7，三极管T1的集电极通过电阻R10接时基集成电路IC1的引脚6和引脚2，时基集成电路IC1的引脚2通过电容C1接地，时基集成电路IC1的引脚4和引脚8接工作电源V+，时基集成电路IC1的引脚1接地，时基集成电路IC1的引脚3通过电阻R11接三极管T3的基极，三极管T3的集电极通过电阻R12接工作电...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁毅，
申请(专利权)人：丁毅，
类型：发明
国别省市：江苏;32