直流/交流电源转换装置.pdf

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摘要
申请专利号:

CN97112776.X

申请日:

1997.06.19

公开号:

CN1170273A

公开日:

1998.01.14

当前法律状态:

撤回

有效性:

无权

法律详情:

专利申请的视为撤回公告日:1998.1.14|||公开

IPC分类号:

H02M7/00; H02M1/12

主分类号:

H02M7/00; H02M1/12

申请人:

阿尔卡塔尔-阿尔斯托姆通用电气公司;

发明人:

奥斯卡·噶西亚·苏阿兹; 乔斯·安托尼奥·考波斯·马丘兹; 贾维·乌策达·安托林; 撒尔瓦岛·奥勒若·维拉斯考; 恩里切·德·拉·克鲁兹·莫莱诺

地址:

法国巴黎

优先权:

1996.06.20 ES P9601382

专利代理机构:

中国国际贸易促进委员会专利商标事务所

代理人:

陆立英

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内容摘要

AC/DC电源转换装置包括一个全波校正器(R),其输出被连到AC主电源,AC主电源包括两个输出。主输出通过电容器(C1)被连到负载上,电容器(C1)发送第一个电源(P1),附加输出由电容器(C2)和直流电路转换器(DC)形成,直流电路转换器(DC)存贮一个第二电源(P2),并在输入电源波(PE)的全周期过程中把它发送到负载。结果,第二功率(P2)不断充入第一电源(P1)。

权利要求书

1: -AC/DC电源转换装置包括一个全波校正器(R),该全波校正器 的输入被连到AC主电源,AC主电源的输出是一个被校正的正弦波,该正 统波施加于一个直流电路模块(AC),直流电路模块(AC)包括两个输 出:主输出和附加输出;其中,主输出通过电容器(C1)被连到负载上, 电容器(C1)把第一个电源(P1)直接发送到负载,附加输出由电容器 (C2)形成,电容器(C2)通过直流电路转换器(DC)供给到负载,直 流电路转换器(DC)存贮一个第二电源(P2),其特征在于在输入电源 波形不断充入(top up)第一电源(P1)的整个期间,附加输出的电容 器(C2)把第二电源(P2)发送到负载(V0),P1的值总是小于输出 电压(P0)的平均值。

说明书


直流/交流电源转换装置

    交流/直流转换器所遵循的IEC 555-2(IEC 100-3-2)标准要求转换器减少对交流主电源的谐波加入,谐波加入降低其质量。结果使得交流/直流转换器的设计者感到比较关心的是:提高转换器的电源因子校正以抑制这些设备注入到AC主电源的谐波。

    本发明的交流/直流电源转换装置校正了电源因子,而且尤其是,但不排它是应用在通讯系统中,这些系统需要重量轻,体积小,且不昂贵的高效转换器。

    为了满足目前正在使用的标准,带有电源因子校正的直流/交流转换器是基于电源流量分析的。

    可以了解这个技术,例如从文章“一个新奇的单相电源因子校正策略”,作者:YinmimJiang,Fred C.lee,Guichao Hua和Wei Tang,发表于第八届应用电源电子年会(APEC 93),1993年3月7-11日,SanDiego,California,U.S.A,第287页到292页。

    这篇文章指出,与主电源流经过的路径并联,就会存在另一个电源流通过所谓的电源因子校正电路流入负载,其方式是校正电路不处理所有流入负载的电能。

    结果,存在约占平均输入电源68%的部分输入电源,此部分输入电源被直接传给转换器输出,因而仅被处理一次。其余的输入电压,约占平均输入电源的32%,被电源因子校正电路处理了二次。

    也就是说,假定输入电源是正弦平方函数,当输入电源小于输出电源的平均值时,电源因子校正电路仅向输出发送电源。同样地,当输入电源大于输出电源时,多余的能量被存贮在电源因子校正电路中,特别地存贮在其电容器中。

    这样主电源流通过全波桥式调压转换器直接发送给负载,把存贮的电压发送给负载的电源因子校正电路是由一个电容器和一个前向转换器组成。

    该技术的问题在于对全波桥式调压转换器转换元件的控制,因为它必须对电压大于还是小于输出电压平均值的阶段作出区别。结果,转换元件的转换控制信号在每一周期取不同的值。

    因此,目标是设计一个具有简单拓扑结构的直流/交流转换器,该转换器具有少量的元件和简单的转换控制,并提供高电源因子和高效率。

    本发明的直流/交流电源转换装置由全波校正器组成。该校正器与AC主电源相连,并产生一个经校正地正弦波,该正弦波施加于于一个直流电路模块的输入,该模块有二个输出,其拓扑结构允许电源因子靠近要达到的1(unity)。

    具有正弦平方波的输入电源,被两个保存输入电源波形的输出之间的直流模块所分离。

    在整个周期内,主输出直接把部分输入电源发送给负载,而附加输出把其它部分电源存贮在电容器中,该电容器通过直流/直流转换器与负载相连。

    当处于输入电源大于及小于输出电源的平均值的阶段时,存贮的能量被释放到负载中。结果,在输入电源波的整个周期中,附加的输出添满了由主输出发送给负载的电源。

    结果,不需区分输入电源大于和小于输出电源的平均值的期间,本直流/交流电源转换装置更简单,转换控制也更简单。

    本直流/交流电源转换装置效率高,体积小,重量轻,价格便易。

    对本发明更全面的解释在有附图的以下描述中给出,其中:

    -图1用块状结构图的方式,表示根据本发明,全波校正器与具有两个输出的直流/交流转换器的相连;

    -图2表示根据本发明,直流/交流转换器的电源波形图;

    -图3用块状结构图的方式,表示根据本发明,直流/交流转换器的第一个较好实施例;

    -图4表示根据本发明,直流/交流转换器的较好实施例的电路图;

    -图5表示根据本发明,直流/交流转换器的第二个较好实施例的框图;并且

    -图6表示根据本发明,直流/交流转换器的第二个较好实施例的电路图。

    参见图1,本发明的直流/交流电压转换器由全波校正器R形成,该全波校正器R与AC主电源相连,并产生一个被校正的正弦波,该正弦波是直流模块AC的输入电压,该直流模块AC带有两个输出,主输出和附加输出,这些输出供给同一个负载V0。

    直流模块AC包括一个变压器T,其主线圈与转换元件M串联,次级线圈提供模块AC的两个输出。该转换元件M由转换控制机制驱动,其驱动方式是输入电流随输入电压的波形变化,典型地是正弦变化,结果允许校正功率因子以使其与1(unity)保持靠近。

    同样,输入电源PE是平方正弦波,在每一输出P1和P2的电源保持输入电源PE的波形;参见图2。

    另一方面,变压器的挠圈率(turns ratio)决定电源在直流模块AC的输出之间的划分;然而,直流/交流电源转换装置的全部输出电源P0的平均值是给直流模块AC的输入电源PE的平均值。  

    结果,通过每一输出发送的电源是不同的,通过主输出发送的第一个电源P1总是小于输出电源P0的平均值。

    主输出把第一个电源P1直接发送给负载V0,而附加输出把部分输入电源PE,第二个电源P2,存贮在电容器C2中,该电容器C2通过直流转交器DC与负载V0相连。

    以这种方式存贮的电源被发送到负载V0,充入通过主输出发送的第一电源P1,产生一个DC输出电源。这发生在输入电源波PE的整个周期;也就是说,当在输入电源PE大于和小于输出电源P0的平均值时的期间中,附加输出都把第二个电源P2释放给输出。

    直流/交流电源转换装置的一个较好实施例包括一个全波整流器R,该全波整流桥R与具有两个输出的前向转换器相连,主输包括与LC滤波器。

    附加输出包括一个电容器C2,该电容器通过推转换器(buckconverter)连到负载上。参见图3和4。

    本发明的转换装置的另一个实施例包括一个全波整流器R,该全波整流桥R被连到一个有两个输出的绝缘的返驰(flyback)转换器,其方式是主输出通过一个电容器C1被连到负载。

    附加输出包括一个电容器C2,电容器C2通过推升(buck-boost)转换器连到负载上。结果,主输出的电容器C1与附加输出的电容器C2被串联;参见图5和6。这样,当主输出把第一个电源P1发送给负载时,电流流过电容器C1与C2,电容器C1与C2在这一时刻形成一个电容式分配器。

    在这两个实施例中,在直流电路模块AC主体中的转换元件M的转换控制机制是简单的,因为进行转换以使输入电流随输入电压流至模块AC。

    另外,在较好实施例中实现直流电路转换器DC所采用的拓扑结构包括一个转换元件Q,Q的转换方式是转换器不断充入主输出的第一电源P1。

    还有,在开发直流电路模块AC和直流电路转换器DC所使用的实施例是简单的,所有这些导致一个更小的体积和AC/DC电源转换装置更低的成本。

    在所描述的AC/DC电源转换装置的实施中,得到了对输出电压的良好调整,还包括良好的动态响应。

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资源描述

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AC/DC电源转换装置包括一个全波校正器(R),其输出被连到AC主电源,AC主电源包括两个输出。主输出通过电容器(C1)被连到负载上,电容器(C1)发送第一个电源(P1),附加输出由电容器(C2)和直流电路转换器(DC)形成,直流电路转换器(DC)存贮一个第二电源(P2),并在输入电源波(PE)的全周期过程中把它发送到负载。结果,第二功率(P2)不断充入第一电源(P1)。 。

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