一種移相電源的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種移相電源，屬三端口拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，交流輸入與輸出共N[NEUTRAL]線，輸出電壓正弦波與輸入電壓正弦波同頻率，通過(guò)調(diào)整兩者的相位差，來(lái)調(diào)整輸入功率因數(shù)。它包括輸入濾波電路1、多級(jí)升壓整流濾波電路2、輸出變換級(jí)3、控制電路4。輸入濾波電路1將來(lái)自市電的交流輸入電壓進(jìn)行濾波后傳給多級(jí)升壓整流濾波電路2，經(jīng)多級(jí)升壓整流濾波電路2，便得到被多級(jí)升壓的直流電壓，此直流電壓而后再與輸入的正弦波疊加，經(jīng)輸出變換級(jí)3的SPWM變換成正弦波輸出。所述一種移相電源，無(wú)隔離功率變壓器、無(wú)市電輸入電流死區(qū)、無(wú)功率因數(shù)校正級(jí)；有根據(jù)負(fù)載特性來(lái)調(diào)整輸出電壓與輸入電壓之間相位差的功能，故名為移相電源。
【專利說(shuō)明】—種移相電源

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及電源【技術(shù)領(lǐng)域】，具體地說(shuō)是一種移相電源，它具有三端口結(jié)構(gòu)，其交流輸出與交流輸入共N [NEUTRAL]線。

【背景技術(shù)】
[0002]能效、環(huán)保，低成本一直是電源領(lǐng)域的三個(gè)技術(shù)焦點(diǎn)。我國(guó)3C及相關(guān)國(guó)際規(guī)范都規(guī)定，絕大多數(shù)用電設(shè)備的輸入功率因數(shù)不得小于0.9。為此，現(xiàn)在市場(chǎng)上流行的電源，有的在電源的輸入端加有源功率因數(shù)校正，如高頻在線式雙變換UPS電源，有的在電源輸入端加移相變壓器，如12脈沖式UPS電源。這些無(wú)疑都加大了電源自身的能耗、成本、體積、重量。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明是利用一種新型的拓?fù)潆娐?，將?lái)自市電的輸入電流無(wú)死區(qū)地經(jīng)所述一種移相電源，供給負(fù)載，通過(guò)移動(dòng)輸出電壓和輸入電壓之間的相位差，來(lái)調(diào)整輸入功率因數(shù)，故稱其為一種移相電源。而且只有輸出級(jí)一級(jí)高頻變換。
[0004]其特點(diǎn)是:無(wú)功率隔離變壓器，無(wú)輸入功率因數(shù)校正級(jí)，無(wú)輸入電流死區(qū)；有調(diào)整輸出電壓與輸入電壓之間相位差的功能，借以調(diào)整輸入功率因數(shù)，使其接近希望值。這為節(jié)能、環(huán)保、低成本、小型化提供了必要條件。
[0005]本發(fā)明采用如下技術(shù)方案解決上述技術(shù)問(wèn)題:
[0006]本發(fā)明采用三端口結(jié)構(gòu)，交流輸入與輸出共N[NEUTRAL]線，且輸入正弦波電壓與輸出正弦波電壓同頻率，通過(guò)調(diào)整兩者的相位差，來(lái)調(diào)整輸入功率因數(shù)。
[0007]市電輸入經(jīng)輸入濾波電路I加到多級(jí)升壓整流濾波電路2的輸入端，根據(jù)需要，可以將多級(jí)升壓整流濾波電路2，設(shè)計(jì)成一次升壓濾波、二次升壓濾波或三次升壓濾波電路，經(jīng)升壓整流濾波便得到經(jīng)多次疊加的直流電壓。相對(duì)于輸出變換級(jí)3的輸出N線，來(lái)自輸入濾波電路I的Hl正弦波電壓便疊加在這個(gè)直流電壓上，被加到輸出變換級(jí)3的Ql的I端、Q2的3端。于是，輸出變換級(jí)3便得到一個(gè)被疊加一定量直流的正弦波電壓，其好處一是，隨時(shí)可以從市電輸入端抽取電流，而無(wú)輸入電流死區(qū)，這為通過(guò)上述移相方法，借以調(diào)整輸入功率因數(shù)，提供了可能。其好處二是，有足夠的電壓幅值供輸出變換級(jí)3，借以保證輸出所需的穩(wěn)定幅值的正弦波電壓。
[0008]以下結(jié)合附圖加以說(shuō)明。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0009]圖1為本發(fā)明一種移相電源框圖；
[0010]圖2為本發(fā)明用于UPS電源的一種實(shí)施例框圖；
[0011]附圖中，各標(biāo)號(hào)所代表的部件列表如下:
[0012]I為輸入濾波電路，2為多級(jí)升壓整流濾波電路，3為輸出變換級(jí)，4為控制電路，5為UPS電源的蓄電池系統(tǒng)框圖。H1、H2為市電輸入經(jīng)輸入濾波電路I輸出H[HOT]線上的節(jié)點(diǎn)，N1、N2為輸入濾波電路I輸出N[NEUTRAL]線上的節(jié)點(diǎn)，2-1、2_2、2_3，為多級(jí)升壓整流濾波電路2的各級(jí)電路，A、B、C、D、E、F、A’、B’、C’、D’、E’、F’、1、J、K分別為多級(jí)升壓整流濾波電路2的不同節(jié)點(diǎn)。3-1為輸出變換級(jí)3的輸出濾波電路，H、N分別為市電輸入的H [HOT]線和N[NEUTRAL]線，H'為輸出變換級(jí)3的輸出HOT線，T1、T2為電流測(cè)試點(diǎn)。QUQ2、Q3、Q4為MOSFET或IGBT等可控高頻開(kāi)關(guān)器件.

【具體實(shí)施方式】
[0013]以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的原理和特征進(jìn)行描述，所舉實(shí)例只用于解釋本發(fā)明，并非用于限定本發(fā)明的范圍。
[0014]如圖1所示，本發(fā)明一種移相電源框圖:
[0015]它包括輸入濾波電路1、多級(jí)升壓整流濾波電路2、輸出變換級(jí)3、控制電路4。輸出變換級(jí)3的交流輸出與電源的交流輸入共N[NEUTRAL]線，控制電路4控制輸出變換級(jí)3的輸出電壓相位移動(dòng)量，將圖1移相電源的輸入功率因數(shù)盡可能調(diào)到所需值。多級(jí)升壓整流濾波電路2，接于電源的輸入濾波電路I和輸出變換級(jí)3之間，根據(jù)實(shí)際需要，設(shè)計(jì)多級(jí)升壓整流濾波級(jí)數(shù)。需一級(jí)升時(shí)，將A、B、C連成一個(gè)節(jié)點(diǎn)，無(wú)2-2，2-3，需二級(jí)升壓時(shí)，將A、B、C分別與V ,B1、(Τ相連，D、E、F連成一個(gè)節(jié)點(diǎn)，無(wú)2-3，需三級(jí)升壓時(shí)，將A、B、C、D、E、F分別與A'、B'、C'、D'、E'、F'相連，1、J、K連成一個(gè)節(jié)點(diǎn)。
[0016]多級(jí)升壓整流濾波電路2，將市電輸入電壓經(jīng)整流濾波電路多級(jí)升壓的直流電壓，相對(duì)于輸出變換級(jí)3的輸出N線，來(lái)自市電的Hl正弦波電壓便疊加在這個(gè)直流電壓上，被加到輸出變換級(jí)3的Ql的I端、Q2的3端。于是，輸出變換級(jí)3便得到一個(gè)被疊加一定量直流的正弦波電壓，其好處一是，隨時(shí)可以從市電輸入端吸取電流，而無(wú)輸入電流死區(qū)，為通過(guò)移相的方法，來(lái)調(diào)整在各種負(fù)載條件下，其輸入功率因數(shù)都接近希望值成為可能。其好處二是，有足夠的電壓幅值供輸出變換級(jí)3，借以保證輸出所需的穩(wěn)定正弦波電壓。
[0017]輸出變換級(jí)3的輸出濾波電路3-1的濾波電感是由同一磁芯中間抽頭的Lo、Lo’組成，從中間抽頭處分為兩個(gè)并聯(lián)支路，并聯(lián)于中間抽頭與N線之間，用于完成部分能量交換。
[0018]圖2為本發(fā)明用于UPS電源的一種實(shí)施例框圖；
[0019]圖2中，市電輸入經(jīng)過(guò)輸入濾波電路I濾波后被二極管D1、D2、濾波電容C1、C2整流濾波，得到的直流電壓約為市電的半波幅值電壓，當(dāng)正半周時(shí)，高頻開(kāi)關(guān)管Ql的I端電壓，相對(duì)于輸出的N線電壓，為電容Cl上的半波幅值的直流電壓疊加市電輸入的半波正弦電壓。所得到的兩倍的峰值電壓，在控制電路4的控制下，高頻開(kāi)關(guān)管Q1，以SPWM形式，經(jīng)輸出濾波電路，便得到所需幅值的正弦波電壓。由于輸出變換級(jí)3的輸出電壓是相對(duì)于N線的，所以市電的正半波電壓經(jīng)電容Cl，高頻開(kāi)關(guān)管Q1，可以無(wú)死區(qū)地隨時(shí)都可以從市電汲取脈沖電流供給負(fù)載。當(dāng)負(fù)半周時(shí)，市電的負(fù)半波電壓經(jīng)電容C2，高頻開(kāi)關(guān)管Q2，可以無(wú)死區(qū)地隨時(shí)都可以從市電汲取脈沖電流供給負(fù)載。
[0020]當(dāng)市電正常時(shí)，蓄電池系統(tǒng)5為蓄電池充電。當(dāng)市電異常時(shí)，蓄電池系統(tǒng)5提供足夠的直流電壓，經(jīng)輸出變換級(jí)3變換成穩(wěn)定的正弦波電壓，不間斷地為負(fù)載供電。
【權(quán)利要求】
1.一種移相電源，其特征在于: 市電輸入后依次經(jīng)過(guò)輸入濾波電路I進(jìn)行濾波、多級(jí)升壓整流濾波電路2升壓整流，最后經(jīng)輸出變換級(jí)3變換后輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種移相電源，其特征還在于: 是三端口結(jié)構(gòu)，交流輸入與輸出共N [NEUTRAL]線，輸出正弦波電壓與輸入正弦波電壓同頻率，通過(guò)調(diào)整兩者的相位差，來(lái)調(diào)整所述一種移相電源的輸入功率因數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種移相電源，其特征還在于: 控制電路4的輸入分別來(lái)自市電[HOT]線、N[NEUTRAL]線，輸出變換級(jí)3的輸出H' [HOT]線，以及多級(jí)升壓整流濾波電路2的兩條輸出線V+、V-，控制電路4的輸出線分別接于輸出變換級(jí)3的Q1、Q2、Q3、Q4的控制輸入端2，Q3、Q4是互為反向串聯(lián)連接的，QUQ2、Q3、Q4為MOSFET或IGBT等可控高頻開(kāi)關(guān)器件。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種移相電源，其特征還在于: 市電輸入經(jīng)輸入濾波電路I進(jìn)行濾波后的H線與Hl點(diǎn)、H2點(diǎn)、電容Cl的負(fù)極、C2的正極，及可選元件Co’的一端相連，Co’的另一端接于輸出變換級(jí)3的輸出H'點(diǎn)，市電輸入經(jīng)輸入濾波電路I進(jìn)行濾波后的N線與N1、N2點(diǎn)相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多級(jí)升壓整流濾波電路2，其特征在于: 根據(jù)實(shí)際需要，設(shè)計(jì)升壓整流濾波級(jí)數(shù)。需一級(jí)升壓時(shí)，將A、B、C連成一個(gè)節(jié)點(diǎn)，無(wú)2-2，2-3，需二級(jí)升壓時(shí)，將A、B、C分別與V ,Bi ,C1相連，D、E、F相連，無(wú)2_3，需三級(jí)升壓時(shí)，將A、B、C、D、E、F分另與V ,B1、(T,Ei相連，1、J、K連成一個(gè)節(jié)點(diǎn)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輸出變換級(jí)3，其特征還在于: 輸出變換級(jí)3是由高頻開(kāi)關(guān)Q1、Q2及輸出濾波電路3-1組成。Ql的I端接多級(jí)升壓整流濾波電路2的二極管Dl的負(fù)極和電容Cl的正極，Q2的3端接多級(jí)升壓整流濾波電路2的二極管D2的正極和電容C2的負(fù)極。Ql的3端與Q2的I端節(jié)點(diǎn)接輸出濾波電路3_1的輸出濾波電感Lo的入端。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的輸出濾波電路3-1，其特征在于: 輸出濾波電路3-1的輸出濾波電感是由同磁芯的中間抽頭的兩個(gè)繞組Lo、Lo ’組成，從Lo、Lo’的中間抽頭，即從Lo的出端、Lo’的入端開(kāi)始，將輸出濾波電路分成兩個(gè)串聯(lián)支路的并聯(lián)結(jié)構(gòu)，不包括Lo’的為第一串聯(lián)支路，包括Lo’的為第二串聯(lián)支路。兩個(gè)串聯(lián)支路的另一端共接于N線。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的輸出濾波電路3-1，其特征還在于: 輸出濾波電路3-1的兩個(gè)串聯(lián)支路可以有不同的接法，第一種接法，輸出濾波電容Co為第一串聯(lián)支路，Co的一端與Lo的出端、Lo’的入端的節(jié)點(diǎn)接變換級(jí)3的輸出H'線，Co的另一端接N線；第二支路由Lo’、電感L、高頻開(kāi)關(guān)器件Q3、Q4串聯(lián)組成。第二種接法，第一支路由電感L、聞?lì)l開(kāi)關(guān)器件Q3、Q4串聯(lián)組成。第_■支路由Lo’、Co串聯(lián)組成，Lo’的出端與Co —端的節(jié)點(diǎn)接變換級(jí)3的輸出H'線，Co的另一端接N線。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的輸出濾波電路3-1，其特征還在于: Lo’繞組，最小值可取O匝，L、Q1、Q2串聯(lián)后直接與Co并聯(lián)于H'與N線中間。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的輸出濾波電路3-1，，其特征還在于: L、Ql、Q2串聯(lián)后接于所述第一支路或第二支路里，與L、Ql、Q2之間的串聯(lián)順序無(wú)關(guān)。
【文檔編號(hào)】H02M1/42GK104300800SQ201410244566
【公開(kāi)日】2015年1月21日 申請(qǐng)日期:2014年6月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月5日
【發(fā)明者】董振隆 申請(qǐng)人:董振隆