超大功率低谐波高功率因数高频开关电源拓扑制造技术

提供一种超大功率低谐波高功率因数高频开关电源拓扑，属于拓扑电路技术领域，通过交流侧电感(Lm、Ln、Lo)和受控开关(Qa、Qb、Qc、Qd、Qe、Qf)组成三相BOOST，给定不同的导通时序，可实现网侧高功率因素，低谐波，使储能电容(Cin1、Cin2)两端得到稳定的直流电压，可有效降低网侧谐波，改善功率因素，提高系统效率，为超大功率能源高效利用提供解决方案；采用N相并联BUCK电路，可有效降低负载侧电压电流纹波，控制容易，可实现很高的开关频率，从而大大得降低了磁性元器件的尺寸，提高了系统效率。提高了系统效率。提高了系统效率。

【技术实现步骤摘要】
超大功率低谐波高功率因数高频开关电源拓扑


[0001]本专利技术属于拓扑电路
，具体涉及一种超大功率低谐波高功率因数高频开关电源拓扑。

技术介绍

[0002]据分析，2001年以来我国能源消费结构并没有发生显著的改变。石化能源，特别是煤炭消费在一次能源消费中一直居于主导地位，所占的比重分别达到九成和六成以上。传统能源会对环境造成很大破坏，同时会造成多次污染。
[0003]随着现代工业的发展，人类对绿色能源的迫切需要，氢气渐渐被人们所重视。基于碱液电解水制氢，电解槽的独有特性，高效制氢电解槽需要较低的电压，超大电流，以市面上5m3/h电解槽为例，需要整流设备输出参数为102V/4600A，传统做法多为可控硅整流。利用传统的可控硅整流器(SCR)制氢设备效率低下，谐波较大，功率因素很低，对电网造成巨大危害的同时，低效率也对电能造成了极大的浪费。而且现有的拓扑图，因磁性器件的尺寸，工艺等一系列问题，开关电源功率受到了很大限制，30KW，50KW高频开关电源开发难度很大，需用到一些特殊的拓扑，成本很高，对于大规模制氢来讲，功率等级受到很大限制。因此有必要提出改进。

技术实现思路

[0004]本专利技术解决的技术问题：提供了一种超大功率低谐波高功率因数高频开关电源拓扑，本专利技术可有效的解决高频开关电源对功率的限制，可实现超大功率输出、极小体积、高效率、高功率因数、超低谐波的大功率拓扑，有效降低网侧谐波，改善功率因素，提高系统效率。
[0005]本专利技术采用的技术方案：超大功率低谐波高功率因数高频开关电源拓扑，包括降低网侧谐波和改善功率因素的拓扑电路，所述拓扑电路包括隔离变压器、断路器(K1)、熔丝(FU1、FU2、FU3)、预充电阻(Ra、Rb、Rc)、旁路接触器(Ka、Kb、Kc)、交流侧电感(Lm、Ln、Lo)、受控开关(Qa、Qb、Qc、Qd、Qe、Qf)、储能电容(Cin1、Cin2)、由放电电阻(Re、Rd)、受控开关(Qg、Qi、Qm、Qn)、谐振电容Cm、谐振电感Ls、均压薄膜电容(C1、C2、C3、C4、C5、C6)、隔离高频变压器(TR1、TR2、TR3、TR4、TR5、TR6)组成的全桥谐波电路、全波整流桥1、全波整流桥2、全波整流桥3、全波整流桥4、全波整流桥5、全波整流桥6、由储能电感(La、Lb、Lc、Ld、Le、Lf)和滤波电容(Ca、Cb、Cd、Ce、Cf、Cn)组成的滤波电路、由受控开关(K1、K2、K3、K4、K5、K6)、受控器件(Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6)、平波电感(L1、L2、L3、L4、L5、L6)组成的N相并联BUCK电路；
[0006]所述隔离变压器、断路器(K1)、熔丝(FU1、FU2、FU3)、预充电阻(Ra、Rb、Rc)、旁路接触器(Ka、Kb、Kc)、交流侧电感(Lm、Ln、Lo)依次串联连接；所述储能电容(Cin1、Cin2)串联连接，所述受控开关(Qa、Qd)串联后同时并联在串接的储能电容(Cin1、Cin2)两端，所述受控开关(Qb、Qe)串联后同时并联在串接的储能电容(Cin1、Cin2)两端，所述受控开关(Qc、Qf)串联后同时并联在串接的储能电容(Cin1、Cin2)两端，所述受控开关(Qa、Qd)相连接脚与交
流侧电感(Lm)连接,所述受控开关(Qb、Qe)相连接脚与交流侧电感(Ln)连接,所述受控开关(Qc、Qf)相连接脚与交流侧电感(Lo)连接；
[0007]所述放电电阻(Rd、Re)串联后同时并联在串接的储能电容(Cin1、Cin2)两端；所述受控开关(Qg、Qm)串联后同时并联在串接的储能电容(Cin1、Cin2)两端；所述受控开关(Qi、Qn)串联后同时并联在串接的储能电容(Cin1、Cin2)两端；所述受控开关(Qg、Qm)相连接脚与谐振电容Cm、谐振电感Ls串联连接，所述谐振电感Ls一端与全桥谐波电路一端连接，所述受控开关(Qi、Qn)相连接脚与全桥谐波电路另一端连接；
[0008]全桥谐波电路中，所述均压薄膜电容(C1、C2、C3、C4、C5、C6)串联连接且连接脚与隔离高频变压器(TR1、TR2、TR3、TR4、TR5、TR6)对应并联连接；所述全波整流桥1、全波整流桥2、全波整流桥3、全波整流桥4、全波整流桥5、全波整流桥6与隔离高频变压器(TR1、TR2、TR3、TR4、TR5、TR6)一一对应连接，所述受控开关(K1、K2、K3、K4、K5、K6)与储能电感(La、Lb、Lc、Ld、Le、Lf)一一对应串联连接且连接点与滤波电容(Ca、Cb、Cd、Ce、Cf、Cn)各电容对应连接；所述储能电感(La、Lb、Lc、Ld、Le、Lf)各电感一端以及滤波电容(Ca、Cb、Cd、Ce、Cf、Cn)各电容一端分别与全波整流桥1、全波整流桥2、全波整流桥3、全波整流桥4、全波整流桥5、全波整流桥6接口对应连接，所述受控开关(K1、K2、K3、K4、K5、K6)各开关一端与平波电感(L1、L2、L3、L4、L5、L6)各电感一一对应串联且串联连接点与受控器件(Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6)中各器件对应相连接；所述N相并联BUCK电路中的N相BUCK同步并联输出。
[0009]对上述技术方案的进一步限定，所述断路器(K1)、熔丝(FU1)、预充电阻(Ra)、交流侧电感(Lm)依次串联后与受控开关(Qa、Qd)的串联节点相连接组成第一相整流；所述断路器(K1)、熔丝(FU2)、预充电阻(Rb)、交流侧电感(Ln)依次串联后与受控开关(Qb、Qe)串联节点相连接组成第二相整流；所述断路器(K1)、熔丝(FU3)、预充电阻(Rc)、交流侧电感(Lo)依次串联后与受控开关(Qc、Qf)串联节点相连接组成第三相整流。
[0010]对上述技术方案的进一步限定，所述N相并联BUCK电路中，所述受控开关(K1)、受控器件(Q1)、平波电感(L1)串联形成第一相BUCK，所述受控开关(K2)、受控器件(Q2)、平波电感(L2)串联后形成第二相BUCK，所述受控开关(K3)、受控器件(Q3)、平波电感(L3)串联后形成第三相BUCK，所述受控开关(K4)、受控器件(Q4)、平波电感(L4)串联后形成第四相BUCK，所述受控开关(K5)、受控器件(Q5)、平波电感(L5)串联后形成第五相BUCK，所述受控开关(K6)、受控器件(Q6)、平波电感(L6)串联后形成第六相BUCK，所述受控开关(Kn)、受控器件(Qn)、平波电感(Ln)串联后形成第n相BUCK，所述第一相BUCK至第n相BUCK之间相互并联连接共同为电子负载提供能量。
[0011]对上述技术方案的进一步限定，所述受控开关(Qa、Qb、Qc、Qd、Qe、Qf)、受控开关(Qg、Qm、Qi、Qn)选用IGBT或MOSFET；所述受控开关(K1、K2、K3、K4、K5、K6)选用IGBT或MOSFET；所述受控器件(Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6)选用二极管或者MOSFET；所述平波电感(L1、L2、L3、L4、L5、L6)、储能电感(La、Lb、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.超大功率低谐波高功率因数高频开关电源拓扑，其特征在于：包括降低网侧谐波和改善功率因素的拓扑电路，所述拓扑电路包括隔离变压器、断路器(K1)、熔丝(FU1、FU2、FU3)、预充电阻(Ra、Rb、Rc)、旁路接触器(Ka、Kb、Kc)、交流侧电感(Lm、Ln、Lo)、受控开关(Qa、Qb、Qc、Qd、Qe、Qf)、储能电容(Cin1、Cin2)、由放电电阻(Re、Rd)、受控开关(Qg、Qi、Qm、Qn)、谐振电容Cm、谐振电感Ls、均压薄膜电容(C1、C2、C3、C4、C5、C6)、隔离高频变压器(TR1、TR2、TR3、TR4、TR5、TR6)组成的全桥谐波电路、全波整流桥1、全波整流桥2、全波整流桥3、全波整流桥4、全波整流桥5、全波整流桥6、由储能电感(La、Lb、Lc、Ld、Le、Lf)和滤波电容(Ca、Cb、Cd、Ce、Cf、Cn)组成的滤波电路、由受控开关(K1、K2、K3、K4、K5、K6)、受控器件(Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6)、平波电感(L1、L2、L3、L4、L5、L6)组成的N相并联BUCK电路；所述隔离变压器、断路器(K1)、熔丝(FU1、FU2、FU3)、预充电阻(Ra、Rb、Rc)、旁路接触器(Ka、Kb、Kc)、交流侧电感(Lm、Ln、Lo)依次串联连接；所述储能电容(Cin1、Cin2)串联连接，所述受控开关(Qa、Qd)串联后同时并联在串接的储能电容(Cin1、Cin2)两端，所述受控开关(Qb、Qe)串联后同时并联在串接的储能电容(Cin1、Cin2)两端，所述受控开关(Qc、Qf)串联后同时并联在串接的储能电容(Cin1、Cin2)两端，所述受控开关(Qa、Qd)相连接脚与交流侧电感(Lm)连接,所述受控开关(Qb、Qe)相连接脚与交流侧电感(Ln)连接,所述受控开关(Qc、Qf)相连接脚与交流侧电感(Lo)连接；所述放电电阻(Rd、Re)串联后同时并联在串接的储能电容(Cin1、Cin2)两端；所述受控开关(Qg、Qm)串联后同时并联在串接的储能电容(Cin1、Cin2)两端；所述受控开关(Qi、Qn)串联后同时并联在串接的储能电容(Cin1、Cin2)两端；所述受控开关(Qg、Qm)相连接脚与谐振电容Cm、谐振电感Ls串联连接，所述谐振电感Ls一端与全桥谐波电路一端连接，所述受控开关(Qi、Qn)相连接脚与全桥谐波电路另一端连接；全桥谐波电路中，所述均压薄膜电容(C1、C2、C3、C4、C5、C6)串联连接且连接脚与隔离高频变压器(TR1、TR2、TR3、TR4、TR5、TR6)对应并联连接；所述全波整流桥1、全波整流桥2、全波整流桥3、全波整流桥4、全波整流桥5、全波整流桥6与隔离高频变压器(TR1、TR2、TR3、TR4、TR5、TR6)一一对应连接，所述受控开关(K1、K2、K3、K4、K5、K6)与储能电感(La、Lb、Lc、Ld、Le、Lf)一...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏显露，刘培欣，
申请(专利权)人：上海绿巨人爱爵能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：