有源电力滤波器中双向快速充放电DC-DC变换器的制作方法

本发明涉及有源电力滤波器中双向快速充放电DC-DC变换器。

背景技术：

强磁场一般是指磁感应强度>20T的稳态强磁场或瞬间磁感应强度>50T的脉冲强磁场。稳态强磁场通常需要1个功率>20MW的电源供电，由4个电压为500V、电流为10KA的晶闸管相控整流电源并联而成。此种电源对输电电流的纹波比要求极为严格。

一般大功率电源中，采用的由电感、电容组成的无源滤波装置很难消除含量极低的非特征纹波，可是增加电感与电容值则不仅会增加成本而且会降低系统的动态性能。所以，为了达到对强磁场电源的纹波以及精度的极高要求，必须增加有源电力滤波器装置。在以往的线性并联有源电力滤波器装置中，对其中电容器进行放电，一般使用水冷电阻。

技术实现要素：

为解决上述问题，本发明设计了一种有源电力滤波器中双向快速充放电DC-DC变换器。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：有源电力滤波器中双向快速充放电DC-DC变换器的关键部分是双向DC-DC变换器来实现并联有源电力滤波器中辅助电源APFS2。

所述并联有源电力滤波器电路，电路工作时，检测纹波电流i_c的极性和大小，在i_c的正半周期内，导通T₂并控制，通过T₂的电流i_T大小使它满足i_T=i_c，此时T₁是关断的；同理，在i_c的负半周期内，导通T₁并控制通过T₁的电流i_T大小使它也满足i_T=i_c，此时T₂是关断的。

所述双向DC-DC变换器，变换器正向充电时Z₁-Z₈为开关管；D₁-D₈为并联在开关管上的二极管；C₂、C₃为电容；L₂为电感；L₃为变压器TX1的漏感与外接电感的组合电感。当电路工作时，检测到无源滤波电容C_f上的纹波电流i_c的极性为负时，线性调整管T₁导通，双向DC-DC变换器的控制方式为&变压器左边由开关管Z₁、Z₂、Z₃、Z₄构成逆变电路，变压器右边由L₃、D₅、C₃、D₈和L₃、D₈、D₆、C₃构成上下对称的Boost升压电路。变换器反向放电时，当检测到无源滤波电容C_f上的纹波电流i_c的极性为正时，线性调整管T₂导通，双向DC-DC变换器的控制方式为：变压器右边由开关管Z₅、Z₆、Z₇、Z₈构成逆变电路，变压器左边由二极管D₁、D₂、D₃、D₄构成单相整流电路。

本发明的有益效果是，一种双向DC-DC变换器，它不仅可以为有源电力滤波器中的电容器充电，而且可以将电容器多余的能量回馈到电源侧，代替以往使用的水冷电阻，从而大大地减少能量损耗，提高工作效率。并联有源电力滤波器是将有源电力滤波器与负载并联，通过向系统中注入纹波电流，同时为电源输出纹波提供通道，分流绝大部分的纹波电流，使得流经负载的纹波电流大大降低，满足负载低纹波。

附图说明

下面结合附图对本发明进一步说明。

图1是线性并联有源电力滤波器电路图。

图2是线性并联有源电力滤波器系统电路图。

具体实施方式

在图1中，采用双向DC-DC变换器来实现并联有源电力滤波器中辅助电源APFS2的功能。使并联有源电力滤波器能够正常工作，双向DC-DC变换器必须满足在每个纹波周期内都能够很快速地通过纹波电流的要求。APFS1和APFS2为2组辅助电源L_f和C_f分别为无源滤波电路的电感和电容，L₀和R₀分别为负载的电感和电阻，T₁和T₂为2只线性调整管，它们可视为双向推挽式可控电流源。假设通过无源滤波电容C_f上的纹波电流为i_c。纹波电流i_c可作为该可控电流源的控制信号，控制有源电力滤波器产生双向补偿电流i_T，显然线性调整管都工作在截止区与放大区。并联有源电力滤波器电路，电路工作时，检测纹波电流i_c的极性和大小，在i_c的正半周期内，导通T₂并控制，通过T₂的电流i_T大小使它满足i_T=i_c，此时T₁是关断的；同理，在i_c的负半周期内，导通T₁并控制通过T₁的电流i_T大小使它也满足i_T=i_c，此时T₂是关断的。

在图2中，变换器正向放电：Z₁-Z₈为开关管；D₁-D₈为并联在开关管上的二极管；C₂、C₃为电容；L₂为电感；L₃为变压器TX1的漏感与外接电感的组合电感。当电路工作时，检测到无源滤波电容C_f上的纹波电流i_c的极性为负时，线性调整管T₁导通，双向DC-DC变换器的控制方式为&变压器左边由开关管Z₁、Z₂、Z₃、Z₄构成逆变电路，变压器右边由L₃、D₅、C₃、D₈和L₃、D₈、D₆、C₃构成上下对称的Boost升压电路。变换器反向放电时，当检测到无源滤波电容C_f上的纹波电流i_c的极性为正时，线性调整管T₂导通，双向DC-DC变换器的控制方式为：变压器右边由开关管Z₅、Z₆、Z₇、Z₈构成逆变电路，变压器左边由二极管D₁、D₂、D₃、D₄构成单相整流电路。