一種可控電容濾波的單相整流電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種可控電容濾波的單相整流電路，包括：濾波電路，包括輸入端與單相交流電的火線相連的電感、具有第一連接端和第二連接端且第一連接端與單相交流電的零線相連、第二連接端經(jīng)濾波電容與電感的輸出端相連的雙向開(kāi)關(guān)；整流電路，包括與濾波電路和單相交流電的零線分別相連的整流橋；整流橋?yàn)閮杀鄱O管整流橋，兩臂二極管整流橋的一個(gè)橋臂與電感和濾波電容的公共端相連，另一個(gè)橋臂與單相交流電的零線和雙向開(kāi)關(guān)的一端相連，濾波電容與雙向開(kāi)關(guān)串聯(lián)；兩臂二極管整流橋形成一直流輸出正極端和一直流輸出負(fù)極端；整流電路還包括第一電解電容和第一穩(wěn)壓電阻。本發(fā)明可以有效抑制諧波電流和改善功率因數(shù)，提高抑制功諧波電流效率。
【專利說(shuō)明】一種可控電容濾波的單相整流電路
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電力電子器件【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種可控電容濾波的單相整流電路。
【背景技術(shù)】
[0002]電力電子器件(Power Electronic Device)又稱為功率半導(dǎo)體器件,主要用于電力設(shè)備的電能變換和控制電路方面的大功率電子器件(通常指電流為數(shù)十至數(shù)千安，電壓為數(shù)百伏以上)。各種電力電子器件均具有導(dǎo)通和阻斷兩種工作特性。功率二極管是二端(陰極和陽(yáng)極)器件，其器件電流由伏安特性決定，除了改變加在二端間的電壓外，無(wú)法控制其陽(yáng)極電流，故稱不可控器件。普通晶閘管是三端器件，其門極信號(hào)能控制元件的導(dǎo)通，但不能控制其關(guān)斷，稱半控型器件?？申P(guān)斷晶閘管、功率晶體管等器件，其門極信號(hào)既能控制器件的導(dǎo)通，又能控制其關(guān)斷，稱全控型器件。后兩類器件控制靈活，電路簡(jiǎn)單，開(kāi)關(guān)速度快，廣泛應(yīng)用于整流、逆變、斬波電路中，是電動(dòng)機(jī)調(diào)速、發(fā)電機(jī)勵(lì)磁、感應(yīng)加熱、電鍍、電解電源、直接輸電等電力電子裝置中的核心部件。這些器件構(gòu)成裝置不僅體積小、工作可靠，而且節(jié)能效果十分明顯(一般可節(jié)電10%?40%)。
[0003]單個(gè)電力電子器件能承受的正、反向電壓是一定的，能通過(guò)的電流大小也是一定的。因此，由單個(gè)電力電子器件組成的電力電子裝置容量受到限制。所以，在實(shí)用中多用幾個(gè)電力電子器件串聯(lián)或并聯(lián)形成組件，其耐壓和通流的能力可以成倍地提高，從而可極大地增加電力電子裝置的容量。器件串聯(lián)時(shí)，希望各元件能承受同樣的正、反向電壓；并聯(lián)時(shí)則希望各元件能分擔(dān)同樣的電流。但由于器件的各異性，串、并聯(lián)時(shí)，各器件并不能完全均勻地分擔(dān)電壓和電流。所以，在電力電子器件串聯(lián)時(shí)，要采取均壓措施；在并聯(lián)時(shí)，要采取均流措施。
[0004]對(duì)于交流供電的電力電子變換器，例如家用變頻空調(diào)，前級(jí)為整流器，后級(jí)為逆變電路，逆變器后接壓縮機(jī)，在整個(gè)系統(tǒng)的交流側(cè)，會(huì)產(chǎn)生非常嚴(yán)重的諧波電流問(wèn)題，其中包括低次諧波電流和高次諧波電流，污染周邊和電網(wǎng)的電磁環(huán)境，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成很多危害，為此需要采用諧波電流抑制技術(shù)。
[0005]目前諧波電流抑制技術(shù)大都采用有源技術(shù)，通過(guò)主動(dòng)的控制技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)較高甚至為I的網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)，而且電路簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)容易，成本低廉，抑制效果良好，得到了廣泛的應(yīng)用，但傳統(tǒng)有源技術(shù)一般都是完全有源的，雖然校正效果好，但是效率較低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種可控電容濾波的單相整流電路，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中抑制功諧波電流效率低的問(wèn)題。
[0007]為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種可控電容濾波的單相整流電路，包括:濾波電路，包括:電感，輸入端與單相交流電的火線相連；雙向開(kāi)關(guān)，具有第一連接端和第二連接端，所述第一連接端與單相交流電的零線相連，所述第二連接端與所述電感的輸出端相連；所述雙向開(kāi)關(guān)的第二連接端經(jīng)濾波電容與所述電感的輸出端相連；整流電路，包括與所述濾波電路和單相交流電的零線分別相連的整流橋。
[0008]可選地，所述兩臂二極管整流橋的一個(gè)橋臂與電感和濾波電容的公共端相連，另一個(gè)橋臂與單相交流電的零線相連。
[0009]可選地，所述兩臂二極管整流橋形成一直流輸出正極端和一直流輸出負(fù)極端。
[0010]可選地，所述整流電路還包括第一電解電容；所述第一電解電容的陽(yáng)極與兩臂二極管整流橋的直流輸出正極端相連，陰極與兩臂二極管整流橋的直流輸出負(fù)極端相連。
[0011]可選地，所述整流電路還包括第一穩(wěn)壓電阻；所述第一穩(wěn)壓電阻的一端與兩臂二極管整流橋的直流輸出正極端相連，另一端與兩臂二極管整流橋的直流輸出負(fù)極端相連。
[0012]可選地，所述雙向開(kāi)關(guān)為接近開(kāi)關(guān)。
[0013]如上所述，本發(fā)明的一種可控電容濾波的單相整流電路，具有以下有益效果:
[0014]1、本發(fā)明通過(guò)設(shè)計(jì)合理的電路結(jié)構(gòu)和電路參數(shù)，可以有效達(dá)到抑制諧波電流和改善功率因數(shù)的目的，提高抑制功諧波電流效率，網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)高，直流電壓平穩(wěn)。
[0015]2、本發(fā)明采用模塊式設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，便于應(yīng)用，降低設(shè)計(jì)時(shí)間。
[0016]3、本發(fā)明還具有電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、控制簡(jiǎn)便、諧波電流抑制效果好的優(yōu)勢(shì)，可廣泛地應(yīng)用在幾乎所有的前級(jí)電路為單相整流器的電力電子變換器中。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1顯示為本發(fā)明的一種可控電容濾波的單相整流電路的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]元件標(biāo)號(hào)說(shuō)明
[0019]I濾波電路
[0020]2整流電路
【具體實(shí)施方式】
[0021]以下由特定的具體實(shí)施例說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式，熟悉此技術(shù)的人士可由本說(shuō)明書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)及功效。
[0022]請(qǐng)參閱圖1。須知，本說(shuō)明書所附圖式所繪示的結(jié)構(gòu)、比例、大小等，均僅用以配合說(shuō)明書所揭示的內(nèi)容，以供熟悉此技術(shù)的人士了解與閱讀，并非用以限定本發(fā)明可實(shí)施的限定條件，故不具技術(shù)上的實(shí)質(zhì)意義，任何結(jié)構(gòu)的修飾、比例關(guān)系的改變或大小的調(diào)整，在不影響本發(fā)明所能產(chǎn)生的功效及所能達(dá)成的目的下，均應(yīng)仍落在本發(fā)明所揭示的技術(shù)內(nèi)容得能涵蓋的范圍內(nèi)。同時(shí)，本說(shuō)明書中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中間”及“一”等的用語(yǔ)，亦僅為便于敘述的明了，而非用以限定本發(fā)明可實(shí)施的范圍，其相對(duì)關(guān)系的改變或調(diào)整，在無(wú)實(shí)質(zhì)變更技術(shù)內(nèi)容下，當(dāng)亦視為本發(fā)明可實(shí)施的范疇。
[0023]目前諧波電流抑制技術(shù)大都采用有源技術(shù)，通過(guò)主動(dòng)的控制技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)較高甚至為I的網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)，而且電路簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)容易，成本低廉，抑制效果良好，得到了廣泛的應(yīng)用。傳統(tǒng)有源技術(shù)一般都是完全有源的，雖然校正效果好，但是效率較低。
[0024]有鑒于此，本發(fā)明提供一種可控電容濾波的單相整流電路，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中抑制功諧波電流效率低的問(wèn)題。以下將詳細(xì)闡述本發(fā)明的一種可控電容濾波的單相整流電路的原理及實(shí)施方式，使本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要?jiǎng)?chuàng)造性勞動(dòng)即可理解本發(fā)明的一種可控電容濾波的單相整流電路。
[0025]請(qǐng)參閱圖1，顯示為本發(fā)明的一種可控電容濾波的單相整流電路的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，本發(fā)明提供一種可控電容濾波的單相整流電路，包括:濾波電路I和整流電路2。
[0026]濾波電路I與單相交流電源相連，對(duì)輸入的交流電進(jìn)行濾波。在本實(shí)施例中，單相交流電源的電壓等級(jí)為265V以下，額定傳輸功率3.5kW。
[0027]具體地，濾波電路I包括:電感LI和雙向開(kāi)關(guān)BDSl。
[0028]電感LI的輸入端與單相交流電的火線ACL相連，輸出端與雙向開(kāi)關(guān)BDSl和整流電路2相連。具體地，在本實(shí)施例中，電感LI的大小為3.5mH，允許經(jīng)過(guò)的最大電流為15A。
[0029]BDSl相連具有第一連接端Pl和第二連接端P2。所述第一連接端Pl與單相交流電的零線ACN相連、所述第二連接端P2與所述電感LI的輸出端相連。
[0030]在本實(shí)施例中，所述雙向開(kāi)關(guān)BDSl的第二連接端P2經(jīng)濾波電容Cl與所述電感LI的輸出端相連。
[0031]所述雙向開(kāi)關(guān)BDSl可采用任何雙向開(kāi)光形式。具體地，在本實(shí)施例中，所述雙向開(kāi)關(guān)BDSl為接近開(kāi)關(guān)。接近開(kāi)關(guān)也叫近接開(kāi)關(guān)，又稱無(wú)觸點(diǎn)行程開(kāi)關(guān)，它除可以完成行程控制和限位保護(hù)外，還是一種非接觸型的檢測(cè)裝置，用作檢測(cè)零件尺寸和測(cè)速等，也可用于變頻計(jì)數(shù)器、變頻脈沖發(fā)生器、液面控制和加工程序的自動(dòng)銜接等。
[0032]接近開(kāi)關(guān)的特點(diǎn)是工作可靠、壽命長(zhǎng)、功耗低、復(fù)定位精度高、操作頻率高以及適應(yīng)惡劣的工作環(huán)境等。當(dāng)有物體移向接近開(kāi)關(guān)，并接近到一定距離時(shí)，位移傳感器才有“感知”，開(kāi)關(guān)才會(huì)動(dòng)作。通常把這個(gè)距離叫“檢出距離”。但不同的接近開(kāi)關(guān)檢出距離也不同。有時(shí)被檢測(cè)驗(yàn)物體是按一定的時(shí)間間隔，一個(gè)接一個(gè)地移向接近開(kāi)關(guān)，又一個(gè)一個(gè)地離開(kāi)，這樣不斷地重復(fù)。而不同的接近開(kāi)關(guān)，對(duì)檢測(cè)對(duì)象的響應(yīng)能力是不同的，這種響應(yīng)特性被稱為“響應(yīng)頻率”。
[0033]進(jìn)一步地，在本實(shí)施例中，所述雙向開(kāi)關(guān)BDSl的參數(shù)規(guī)格為:35A/100° C、600V ;開(kāi)關(guān)頻率為20kHz。
[0034]整流電路2，包括整流橋B1、第一電解電容El和第一穩(wěn)壓電阻R1。
[0035]整流橋BI與所述濾波電路I和單相交流電的零線ACN分別相連。電流經(jīng)過(guò)整流橋BI后，可與單相整流器、逆變器和空調(diào)壓縮機(jī)相連。
[0036]具體地，在本實(shí)施例中，所述整流橋BI為兩臂二極管整流橋，所述兩臂二極管整流橋的一個(gè)橋臂與電感LI的和雙向開(kāi)關(guān)BDSl的公共端相連，另一個(gè)橋臂與單相交流電的零線ACN相連。從圖1中可以看到,單相交流電的零線ACN與所述雙向開(kāi)關(guān)BDSl的第一連接端Pl相連之后，再連接到所述兩臂二極管整流橋的橋臂上。
[0037]所述兩臂二極管整流橋形成一直流輸出正極端DCP和一直流輸出負(fù)極端DCN。
[0038]具體地，所述兩臂二極管整流橋包括第一二極管D1、第二二極管D2、第三二極管D3和第四二極管D4。一個(gè)臂為第一二極管Dl和第三二極管D3串聯(lián)而成，另一個(gè)臂為第二二極管D2和第四二極管D4串聯(lián)而成。第一二極管Dl的陽(yáng)極和第三二極管D3的陰極相連，第二二極管D2的陽(yáng)極和第四二極管D4的陰極相連。
[0039]第一二極管Dl的陰極和第二二極管D2的陰極相連形成一直流輸出正極端DCP ；第三二極管D3的陽(yáng)極和第四二極管D4的陽(yáng)極相連形成一直流輸出負(fù)極端DCN。
[0040]直流輸出正極端DCP和直流輸出負(fù)極端DCN可與單相整流器、逆變器和空調(diào)壓縮機(jī)相連。
[0041]同時(shí)，電感LI的和雙向開(kāi)關(guān)BDSl的公共端連入第一二極管Dl和第三二極管D3之間的連接線上；單相交流電的零線ACN連入第二二極管D2和第四二極管D4之間的連接線上。
[0042]進(jìn)一步地，在本實(shí)施例中，兩臂二極管整流橋的參數(shù)規(guī)格為:25A/100° C、600V。
[0043]所述第一電解電容El的陽(yáng)極與兩臂二極管整流橋的直流輸出正極端DCP相連，陰極與兩臂二極管整流橋的直流輸出負(fù)極端DCN相連。
[0044]具體地，在本實(shí)施例中，第一電解電容El和第二電解電容E2的大小為4 X 680 μ F，允許的最大電壓為400V。
[0045]所述第一穩(wěn)壓電阻Rl的一端與兩臂二極管整流橋的直流輸出正極端DCP相連，另一端與兩臂二極管整流橋的直流輸出負(fù)極端DCN相連。
[0046]兩臂二極管整流橋的直流輸出負(fù)極端DCN、第二電解電容Ε2的陰極端和第二穩(wěn)壓電阻R2與兩臂二極管整流橋的直流輸出負(fù)極端DCN相連的一端還可以接地。
[0047]具體地，在本實(shí)施例中，所述第一穩(wěn)壓電阻Rl的阻值為68Κ Ω，可允許通過(guò)的最大功率為5W。
[0048]本發(fā)明根據(jù)單相整流橋的工作原理，特別是根據(jù)單相二極管整流系統(tǒng)的諧波電流分布規(guī)律，并考慮到諧波電流標(biāo)準(zhǔn)的要求，設(shè)計(jì)了在網(wǎng)壓較低時(shí)采用局部斬波強(qiáng)迫整流的技術(shù)，通過(guò)雙向可控開(kāi)關(guān)BDSl的通斷，擴(kuò)大和控制濾波電感的導(dǎo)通角，優(yōu)化PWM脈沖規(guī)律，使之適應(yīng)負(fù)載功率的變化，使得電感電流獲得足夠高的正弦度，抑制諧波電流和改善網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)，滿足EMC標(biāo)準(zhǔn)，如IEC61000-3-2，同時(shí)鑒于采用局部斬波技術(shù)，相比完全功率因數(shù)校正器，可以有效地提高整流系統(tǒng)效率。該電路的設(shè)計(jì)，還可以通過(guò)濾波電容的充電與放電，強(qiáng)化在低電源電壓時(shí)改善電感的電流波形。
[0049]綜上所述，本發(fā)明的一種可控電容濾波的單相整流電路，具有以下有益效果:
[0050]1、本發(fā)明通過(guò)設(shè)計(jì)合理的電路結(jié)構(gòu)和電路參數(shù)，可以有效達(dá)到抑制諧波電流和改善功率因數(shù)的目的，提高抑制功諧波電流效率，網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)高，直流電壓平穩(wěn)。
[0051]2、本發(fā)明采用模塊式設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，便于應(yīng)用，降低設(shè)計(jì)時(shí)間。
[0052]3、本發(fā)明還具有電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、控制簡(jiǎn)便、諧波電流抑制效果好的優(yōu)勢(shì)，可廣泛地應(yīng)用在幾乎所有的前級(jí)電路為單相整流器的電力電子變換器中。
[0053]所以，本發(fā)明有效克服了現(xiàn)有技術(shù)中的種種缺點(diǎn)而具高度產(chǎn)業(yè)利用價(jià)值。
[0054]上述實(shí)施例僅例示性說(shuō)明本發(fā)明的原理及其功效，而非用于限制本發(fā)明。任何熟悉此技術(shù)的人士皆可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下，對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行修飾或改變。因此，舉凡所屬【技術(shù)領(lǐng)域】中具有通常知識(shí)者在未脫離本發(fā)明所揭示的精神與技術(shù)思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應(yīng)由本發(fā)明的權(quán)利要求所涵蓋。
【權(quán)利要求】
1.一種可控電容濾波的單相整流電路，其特征在于，包括: 濾波電路，包括: 電感，輸入端與單相交流電的火線相連； 雙向開(kāi)關(guān)，具有第一連接端和第二連接端，所述第一連接端與單相交流電的零線相連，所述第二連接端與所述電感的輸出端相連；所述雙向開(kāi)關(guān)的第二連接端經(jīng)濾波電容與所述電感的輸出端相連； 整流電路，包括與所述濾波電路和單相交流電的零線分別相連的整流橋。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可控電容濾波的單相整流電路，其特征在于，所述整流橋?yàn)閮杀鄱O管整流橋，所述兩臂二極管整流橋的一個(gè)橋臂與電感和濾波電容的公共端相連，另一個(gè)橋臂與單相交流電的零線相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種可控電容濾波的單相整流電路，其特征在于，所述兩臂二極管整流橋形成一直流輸出正極端和一直流輸出負(fù)極端。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種可控電容濾波的單相整流電路，其特征在于，所述整流電路還包括第一電解電容；所述第一電解電容的陽(yáng)極與兩臂二極管整流橋的直流輸出正極端相連，陰極與兩臂二極管整流橋的直流輸出負(fù)極端相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種可控電容濾波的單相整流電路，其特征在于，所述整流電路還包括第一穩(wěn)壓電阻；所述第一穩(wěn)壓電阻的一端與兩臂二極管整流橋的直流輸出正極端相連，另一端與兩臂二極管整流橋的直流輸出負(fù)極端相連。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可控電容濾波的單相整流電路，其特征在于，所述雙向開(kāi)關(guān)為接近開(kāi)關(guān)。
【文檔編號(hào)】H02M1/12GK103840683SQ201210473474
【公開(kāi)日】2014年6月4日 申請(qǐng)日期:2012年11月20日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月20日
【發(fā)明者】劉明霖, 唐飛軍, 王立軍, 游業(yè)斌, 榮志杰, 吳倫兵 申請(qǐng)人:上海儒競(jìng)電子科技有限公司