【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于有源滤波，尤其涉及一种适用于低频脉冲功率电路的输入电流纹波抑制电路。
技术介绍
1、直流脉冲负载应用广泛，但脉冲负载功率变化的瞬间直流母线输入电流将引起同频的脉冲变化，尤其在低频、大功率情况下输入电流脉冲变化值尤为巨大，这一脉冲负载导致的电流行为将会引起一系列的电能质量问题，传统的无源滤波法难以满足系统在动态性能、效率、体积方面的要求。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种适用于低频脉冲功率电路的输入电流纹波抑制电路，旨在解决传统的无源滤波法难以满足系统在动态性能、效率、体积方面的要求的问题。
2、本专利技术是这样实现的，一种适用于低频脉冲功率电路的输入电流纹波抑制电路，包括lc滤波模块、前级功率缓冲模块、后级稳压模块、电容cf及电容cs，所述lc滤波模块的输入端与电源输入端连接，所述lc滤波模块的输出端与所述前级功率缓冲模块的输入端连接，所述前级功率缓冲模块的输出端与所述后级稳压模块的输入端连接，所述前级功率缓冲模块的输出端与电容cf一端连接，电容cf另一端接地，所述后级稳压模块的输入端与电容cf连接，所述后级稳压模块输出端一端连接电容cs一端，后级稳压模块输出端另一端连接电容cs另一端并接地，所述前级功率缓冲模块及后级稳压模块均采用开关电路，所述前级变换器采用电压外环及电流内环控制，电压外环中加入了电压环反馈信号补偿模块生成的补偿信号进行闭环。
3、本专利技术的进一步技术方案是：所述lc滤波模块包括电感lin及电容cin，电感li
4、本专利技术的进一步技术方案是：所述前级功率缓冲模块采用正激变换器、buck变换器、boost变换器及全桥变换器中的任意一种。
5、本专利技术的进一步技术方案是：所述后级稳压模块采用buck变换器及buck-boost变换器中的一种。
6、本专利技术的进一步技术方案是：所述后级稳压模块包括后级变换器电压采样模块及后级控制模块，所述后级变换器电压采样模块与所述后级控制模块连接，所述后级变换器电压采样模块包括电阻r21及电阻r22，电阻r21的一端接入所述前级功率缓冲模块的输入电压，电阻r21的另一端与电阻r22的一端连接，电阻r22的另一端接地，所述后级控制模块包括运算放大器op10、电阻r23及电容c11，所述运算放大器op10的反相输入端与所述电阻r22的一端连接，所述运算放大器op10的同相输入端与参考电压vref相连，所述运算放大器op10的输出端与反相输入端之间设置有串联的电阻r23及电容c11。
7、本专利技术的进一步技术方案是：所述前级功率缓冲模块包括前级变换器输入电流采样模块，所述前级变换器输入电流采样模块采用霍尔元件采样，霍尔元件输出端通过电阻r23接地，所述运算放大器op11的同名端与霍尔元件输出端连接，运算放大器op11的输出端与运算放大器op11的反相输入端连接，所述前级变换器输入电流采样模块的输出端电压信号为viin。
8、本专利技术的进一步技术方案是：所述前级功率缓冲模块还包括前级变换器电压环反馈信号补偿模块，所述前级变换器电压环反馈信号补偿模块包括输出电流差分采样单元、第一电压跟随单元、第一rc高通滤波单元、积分单元、第二rc高通滤波单元及第二电压跟随单元，所述输出电流差分采样单元包括运算放大器op1、电阻r1、电阻r2、电阻r3、电阻r4、电阻r5、电容c1及电容c2，所述运算放大器op1同名端连接电阻r3的一端、电阻r4的一端及电容c1的一端，电阻r4的另一端与电容c1的另一端接地，电阻r3另一端连接电阻r1的一端，电阻r1的另一端连接电阻r2的一端并接地，电阻r2的另一端与所述运算放大器op1的异名端、电阻r5、电容c2的一端相连，电阻r5的另一端与电容c2的另一端连接所述运算放大器op1的输出端；所述rc高通滤波单元包括电容c3及电阻r6，电容c3一端连接运算放大器op1输出端，电容c3另一端连接电阻r6，电阻r6另一端接地；所述第一电压跟随单元包括运算放大器op2，电容c3另一端连接运算放大器op2同名端，所述运算放大器op2异名端与运算放大器op2输出端相连；所述积分单元包括电阻r7、电阻r8、电容c4及运算放大器op3，电阻r7一端与运算放大器op2输出端连接，电阻r7另一端连接运算放大器op3异名端，电阻r8与电容c4并联，电阻r8与电容c4一端与所述运算放大器op3异名端连接，电阻r8与电容c4另一端连接所述运算放大器op3输出端，所述运算放大器op3同名端接地；所述第二rc高通滤波单元包括电容c5及电阻r9，电容c5一端与运算放大器op3输出端相连，电容c5另一端与电阻r9一端及运算放大器op4同名端连接，电阻r9另一端接地；所述第二电压跟随单元包括算放大器op4，运算放大器op4异名端与输出端连接，所述前级变换器电压环反馈信号补偿模块的输出信号为vac。
9、本专利技术的进一步技术方案是：所述前级功率缓冲模块还包括前级变换器电压采样模块，所述前级变换器电压采样模块包括电阻r10、电阻r11及运算放大器op5，运算放大器op5同名端与电阻r10及电阻r11相连，运算放大器op5异名端与输出端相连。
10、本专利技术的进一步技术方案是：所述前级功率缓冲模块还包括前级变换器电压采样模块前级变换器控制模块，所述前级变换器控制模块包括差分放大单元、电压环补偿单元、rc低通滤波单元、第三电压跟随单元及电流环补偿单元；所述差分放大单元包括电阻r12、电阻r13、电阻r14、电阻r15、电容c6、电容c7及运算放大器op6，电阻r12一端连接电压环反馈信号补偿模块的输出端vac，电阻r12另一端连接运算放大器op6异名端，电阻r15与电容c7并联，电阻r15与电容c7的一端连接运算放大器op6异名端，电阻r15与电容c7的另一端连接运算放大器op6输出端，电阻r13一端连接运算放大器op5输出端，电阻r13另一端连接运算放大器op6同名端，电阻r14与电容c6并联，电阻r14与电容c6的一端连接运算放大器op6同名端，电阻r14与电容c6的另一端接地；所述电压环补偿单元包括电阻r16、电阻r17、电容c8及运算放大器op7，电阻r16一端与运算放大器op6输出端相连，电阻r16另一端与运算放大器op7异名端相连，运算放大器op7同名端与参考电压vref相连，运算放大器op7输出端与异名端之间设置有串联的电容c8及电阻r17；所述rc低通滤波单元包括电阻r18及电容c9，电阻r18一端连接运算放大器op7输出端，电阻r18另一端连接电容c9一端与运算放大器op8同名端，电容c9另一端接地；所述第三电压跟随单元包括运算放大器op8，运算放大器op8异名端与输出端相连；所述电流环补偿单元包括运算放大器op9、电阻r19、电阻r20及电容c10，电阻r19一端与运算放大器op9异名端相连，电阻r19另一端与前级变换器输入电流采样模块的输出本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种适用于低频脉冲功率电路的输入电流纹波抑制电路，其特征在于，包括LC滤波模块、前级功率缓冲模块、后级稳压模块、电容Cf及电容Cs，所述LC滤波模块的输入端与电源输入端连接，所述LC滤波模块的输出端与所述前级功率缓冲模块的输入端连接，所述前级功率缓冲模块的输出端与所述后级稳压模块的输入端连接，所述前级功率缓冲模块的输出端与电容Cf一端连接，电容Cf另一端接地，所述后级稳压模块的输入端与电容Cf连接，所述后级稳压模块输出端一端连接电容Cs一端，后级稳压模块输出端另一端连接电容Cs另一端并接地，所述前级功率缓冲模块及后级稳压模块均采用开关电路，前级变换器采用电压外环及电流内环控制，电压外环中加入了电压环反馈信号补偿模块生成的补偿信号进行闭环。
2.根据权利要求1所述的适用于低频脉冲功率电路的输入电流纹波抑制电路，其特征在于，所述LC滤波模块包括电感Lin及电容Cin，电感Lin一端与电源输入端连接，电感Lin另一端与电容Cin一端以及所述前级功率缓冲模块输入端连接，电容Cin另一端连接输入电源的负极。
3.根据权利要求1所述的适用于低频脉冲功率电路的输入电
4.根据权利要求1所述的适用于低频脉冲功率电路的输入电流纹波抑制电路，其特征在于，所述后级稳压模块采用Buck变换器及Buck-Boost变换器中的一种。
5.根据权利要求1或2所述的适用于低频脉冲功率电路的输入电流纹波抑制电路，其特征在于，所述后级稳压模块包括后级变换器电压采样模块及后级控制模块，所述后级变换器电压采样模块与所述后级控制模块连接，所述后级变换器电压采样模块包括电阻R21及电阻R22，电阻R21的一端接入所述前级功率缓冲模块的输入电压，电阻R21的另一端与电阻R22的一端连接，电阻R22的另一端接地，所述后级控制模块包括运算放大器OP10、电阻R23及电容C11，所述运算放大器OP10的反相输入端与所述电阻R22的一端连接，所述运算放大器OP10的同相输入端与参考电压Vref相连，所述运算放大器OP10的输出端与反相输入端之间设置有串联的电阻R23及电容C11。
6.根据权利要求1或2所述的适用于低频脉冲功率电路的输入电流纹波抑制电路，其特征在于，所述前级功率缓冲模块包括前级变换器输入电流采样模块，所述前级变换器输入电流采样模块采用霍尔元件采样，霍尔元件输出端通过电阻R23接地，所述运算放大器OP11的同名端与霍尔元件输出端连接，运算放大器OP11的输出端与运算放大器OP11的反相输入端连接，所述前级变换器输入电流采样模块的输出端电压信号为VIin。
7.根据权利要求6所述的适用于低频脉冲功率电路的输入电流纹波抑制电路，其特征在于，所述前级功率缓冲模块还包括前级变换器电压环反馈信号补偿模块，所述前级变换器电压环反馈信号补偿模块包括输出电流差分采样单元、第一电压跟随单元、第一RC高通滤波单元、积分单元、第二RC高通滤波单元及第二电压跟随单元，所述输出电流差分采样单元包括运算放大器OP1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电容C1及电容C2，所述运算放大器OP1同名端连接电阻R3的一端、电阻R4的一端及电容C1的一端，电阻R4的另一端与电容C1的另一端接地，电阻R3另一端连接电阻R1的一端，电阻R1的另一端连接电阻R2的一端并接地，电阻R2的另一端与所述运算放大器OP1的异名端、电阻R5、电容C2的一端相连，电阻R5的另一端与电容C2的另一端连接所述运算放大器OP1的输出端；所述RC高通滤波单元包括电容C3及电阻R6，电容C3一端连接运算放大器OP1输出端，电容C3另一端连接电阻R6，电阻R6另一端接地；所述第一电压跟随单元包括运算放大器OP2，电容C3另一端连接运算放大器OP2同名端，所述运算放大器OP2异名端与运算放大器OP2输出端相连；所述积分单元包括电阻R7、电阻R8、电容C4及运算放大器OP3，电阻R7一端与运算放大器OP2输出端连接，电阻R7另一端连接运算放大器OP3异名端，电阻R8与电容C4并联，电阻R8与电容C4一端与所述运算放大器OP3异名端连接，电阻R8与电容C4另一端连接所述运算放大器OP3输出端，所述运算放大器OP3同名端接地；所述第二RC高通滤波单元包括电容C5及电阻R9，电容C5一端与运算放大器OP3输出端相连，电容C5另一端与电阻R9一端及运算放大器OP4同名端连接，电阻R9另一端接地；所述第二电压跟随单元包括算放大器OP4，运算放大器OP4异名端与输出端连接，所述前级变换器电压环反馈信号补偿模块的输出信号为Vac。...
【技术特征摘要】
1.一种适用于低频脉冲功率电路的输入电流纹波抑制电路，其特征在于，包括lc滤波模块、前级功率缓冲模块、后级稳压模块、电容cf及电容cs，所述lc滤波模块的输入端与电源输入端连接，所述lc滤波模块的输出端与所述前级功率缓冲模块的输入端连接，所述前级功率缓冲模块的输出端与所述后级稳压模块的输入端连接，所述前级功率缓冲模块的输出端与电容cf一端连接，电容cf另一端接地，所述后级稳压模块的输入端与电容cf连接，所述后级稳压模块输出端一端连接电容cs一端，后级稳压模块输出端另一端连接电容cs另一端并接地，所述前级功率缓冲模块及后级稳压模块均采用开关电路，前级变换器采用电压外环及电流内环控制，电压外环中加入了电压环反馈信号补偿模块生成的补偿信号进行闭环。
2.根据权利要求1所述的适用于低频脉冲功率电路的输入电流纹波抑制电路，其特征在于，所述lc滤波模块包括电感lin及电容cin，电感lin一端与电源输入端连接，电感lin另一端与电容cin一端以及所述前级功率缓冲模块输入端连接，电容cin另一端连接输入电源的负极。
3.根据权利要求1所述的适用于低频脉冲功率电路的输入电流纹波抑制电路，其特征在于，所述前级功率缓冲模块采用正激变换器、buck变换器、boost变换器及全桥变换器中的任意一种。
4.根据权利要求1所述的适用于低频脉冲功率电路的输入电流纹波抑制电路，其特征在于，所述后级稳压模块采用buck变换器及buck-boost变换器中的一种。
5.根据权利要求1或2所述的适用于低频脉冲功率电路的输入电流纹波抑制电路，其特征在于，所述后级稳压模块包括后级变换器电压采样模块及后级控制模块，所述后级变换器电压采样模块与所述后级控制模块连接，所述后级变换器电压采样模块包括电阻r21及电阻r22，电阻r21的一端接入所述前级功率缓冲模块的输入电压，电阻r21的另一端与电阻r22的一端连接，电阻r22的另一端接地，所述后级控制模块包括运算放大器op10、电阻r23及电容c11，所述运算放大器op10的反相输入端与所述电阻r22的一端连接，所述运算放大器op10的同相输入端与参考电压vref相连，所述运算放大器op10的输出端与反相输入端之间设置有串联的电阻r23及电容c11。
6.根据权利要求1或2所述的适用于低频脉冲功率电路的输入电流纹波抑制电路，其特征在于，所述前级功率缓冲模块包括前级变换器输入电流采样模块，所述前级变换器输入电流采样模块采用霍尔元件采样，霍尔元件输出端通过电阻r23接地，所述运算放大器op11的同名端与霍尔元件输出端连接，运算放大器op11的输出端与运算放大器op11的反相输入端连接，所述前级变换器输入电流采样模块的输出端电压信号为viin。
7.根据权利要求6所述的适用于低频脉冲功率电路的输入电流纹波抑制电路，其特征在于，所述前级功率缓冲模块还包括前级变换器电压环反馈信号补偿模块，所述前级变换器电压环反馈信号补偿模块包括输出电流差分采样单元、第一电压跟随单元、第一rc高通滤波单元、积分单元、第二rc高通滤波单元及第二电压跟随单元，所述输出电流差分采样单元包括运算放大器op1、电阻r1、电阻r2、电阻r3、电阻r4、电阻r5、电容c1及电容c2，所述运算放大器op1同名端连接电阻r3的一端、电阻r4的一端及电容c1的一端，电阻r4的另一端与电容c1的另一端接地，电阻r3另一端连接电阻r1的一端，电阻r1的另一端连接电阻r2的一端并接地，电阻r2的另一...
【专利技术属性】
技术研发人员：谷雨，张达，张晓峰，李海津，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学深圳哈尔滨工业大学深圳科技创新研究院，
类型：发明
国别省市：
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