无源整流电路的制作方法与工艺

文档序号:11808547阅读:291来源:国知局
本发明涉及的是一种电力电子技术领域的AC-DC变换器,具体是一种无源整流电路,即能够获得较高直流电压输出的整流电路。

背景技术:
随着电力电子变换技术的发展,出现了许多需要高压直流电压的直流电源场合,如激光电源、臭氧发生器、等离子切割机引弧器等。截至目前,支持较大功率输出的升压电路的构成方式大致包括以下两类:(1)利用电感器件和变压器升压的有源或无源方案;(2)直流变换器输出端并联的有源或无源方案。前者升压能力有限,后者需要考虑变换器输出均压问题,各有利弊,但是它们的共同之处是电路结构复杂,而且控制难度较高。随着实践应用的扩大,设计一种结构简单、具有较强升压能力的无源整流电路已经成为本领域技术人员的当务考虑之一。经过对现有技术的检索发现,公开号为201063536的实用新型专利《一种具有有源功率因数校正的电源转换器》中公开了一种传统两级倍压整流电路,升压能力较低。公开号为101783599A的发明专利《一种倍压整流电路》中公开了一种整流电路即AC-DC电路,电路结构较为负载,13.56MHz信号输入,支持功率等级较低,升压能力较高。同时由公开了一种DC-DC电路,具有较高的升压能力,需要三路电源:直流电压源、两路相位错开的脉冲信号,支持功率等级较低。基于以上分析,对于高压直流电源的应用场合,需要推出一种简单易行、安全可靠、成本低廉和升压能力强的无源整流电路。

技术实现要素:
本发明针对现有技术的上述不足,提出了一种无源整流电路,使其实现高压直流电 压输出,具有结构简单、控制容易、成本低廉和升压比例高的优点。本发明是通过以下技术方案实现的,本发明包括:交流电源和整流电路,所述的交流电源包括:第一电压源和第二电压源,二者共地;所述的整流电路由依次级联的四只或以上整流单元和一只续流单元构成;其中:第一整流单元包括第一二极管和第一电解电容E1,其中第一二极管的阴极与第一电解电容E1的正极相连后与第二整流单元的第二二极管的阳极相连,第一二极管的阳极与交流电源的第一电压源的输出端相连,第一电解电容E1的负极与交流电源的第二电压源的输出端相连;第二整流单元包括第二二极管和第二电解电容,其中第二二极管的阴极与第二电解电容的正极相连后与第三整流单元的第三二极管的阳极相连,第二电解电容的负极与交流电源的第一电压源的输出端相连;第三整流单元包括第三二极管和第三电解电容,其中第三二极管的阴极与第三电解电容的正极相连后与第四整流单元的第四二极管的阳极相连,第三电解电容的负极与交流电源的第二电压源的输出端相连;第四整流单元包括第四二极管和第四电解电容,其中第四二极管的阴极与第四电解电容的正极相连后与续流单元的第五二极管的阴极相连,形成输出正极,第四电解电容的负极与交流电源的第一电压源的输出端相连,形成输出负极;所述的续流单元包括第五二极管,其中第五二极管的阴极形成输出正极,其阳极形成输出负极。优选的,所述的交流电源为两相具有相位差的正弦或方波交流电压源。本发明的无源整流电路:(1)整流电路中的奇数整流单元,在交流电源中第一电压源正半周和第二电压源负半周时,交流电源为第一电解电容E1充电,偶数整流单元中的电解电容电压与电源电压顺次串联,为后级奇数整流单元中的电解电容充电;(2)整流电路中的偶数整流单元,在交流电源中第一电压源负半周和第二电压源正半周时,奇数整流单元中电解电容电压与电源电压顺次串联,经过后级偶数整流单元中二极管为相应的偶数整流单元中电解电容充电;(3)由此可见,随着整流单元级数的增加,相应电解电容的电压上升的幅度越大。最后一级整流单元电解电容的电压等级最高,供后级负载使用;(4)交流电源中第一电压源与第二电压源可以为交流正弦波形或者交流方波均可,只需要存在相位差就能够实现整流和升压,整个过程是无源的,而且整流单元的 级数可以根据实际需要进行增减。与现有技术相比,本发明具有如下的有益效果:本发明具有整流作用,可以产生高幅值直流电压,级数越多输出直流电压等级越高,具有升压能力强、结构简单、无需控制、成本低廉等优点。附图说明通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述,本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显:图1为本发明实施例1的电路原理图。具体实施方式下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明,但不以任何形式限制本发明。应当指出的是,对本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。如图1所示,本发明一实施例提供的无源整流电路,包括:交流电源2和整流电路1,所述的交流电源2包括第一电压源和第二电压源,二者共地;所述的整流电路1由依次级联的四只整流单元和一只续流单元构成;输入两相交流电压,产生高压直流电压,供应后级负荷使用。其中:第一整流单元包括第一二极管D1和第一电解电容E1,其中第一二极管D1的阴极与第一电解电容E1的正极相连后与第二整流单元的第二二极管D2的阳极相连,第一二极管D1的阳极与交流电源2的第一电压源的输出端相连,第一电解电容E1的负极与交流电源2的第二电压源的输出端相连;第二整流单元包括第二二极管D2和第二电解电容E2,其中第二二极管D2的阴极与第二电解电容E2的正极相连后与第三整流单元的第三二极管D3的阳极相连,第二电解电容E2的负极与交流电源2的第一电压源的输出端相连;第三整流单元包括第三二极管D3和第三电解电容E3,其中第三二极管D3的阴极与第三电解电容E3的正极相连后与第四整流单元的第四二极管D3的阳极相连,第三电解电容E3的负极与交流电源2的第二电压源的输出端相连;第四整流单元包括第四二极管D3和第四电解电容E3,其中第四二极管D3的阴极与第四电解电容E3的正极相连后与续流单元的第五二极管D3的阴极相连,形成输出正极,第四电解电容E3的负极与交流电源2的第一电压源的输出端相连,形成输出负极;所述的续流单元包括第五二极管D3,其中第五二极管D3的阴极形成输出正极,其阳极形成输出负极。具体地,在本实施例中,所采用的各个器件的参数如下:考虑标准三相交流电压380V供电,任意两相相角差为120°的相电压。第一电压源:220V;第二电压源:220V,与第一电压源相差120°;第一二极管D1D1:35A/100℃,两只串联,单只耐压600V;第一电解电容E1E1:680μF,两只串联,单只耐压450V;第二二极管D2D2:30A/100℃,四只串联,单只耐压600V;第三电解电容E3E3:560μF,四只串联,单只耐压450V;第三二极管D3D3:25A/100℃,八只串联,单只耐压600V;第三电解电容E3E3:470μF,八只串联,单只耐压450V;第四、第五二极管D3D4、D5:20A/100℃,十六只串联,单只耐压600V;第四电解电容E3E4:330μF,十六只串联,单只耐压450V;本实施例通过以下步骤进行工作:(1)本实施例整流电路中的整流单元分为奇数整流单元1和3、偶数整流单元2和4,根据需要可以单个增加或成对增加;(2)在交流电源22中第一电压源正半周和第二电压源负半周时,偶数整流单元中的电解电容电压与电源电压顺次串联,为后级奇数整流单元中的电解电容充电,其中包括为第一整流单元中电解电容充电;(3)在交流电源2中第一电压源负半周和第二电压源正半周时,奇数整流单元中电解电容电压与电源电压顺次串联,为后级偶数整流单元中的电解电容充电。在本发明其他实施例中,整流单元也可以是5个或者5个以上,增加的第五、第六……整流单元结构与上述第二、第三整流单元结构和连接方式相同,不再赘述。本发明无源整流电路:仅仅采用二极管和电解电容既可以实现对具有相位差的交流 电压的整流和升压作用,整个电路非常简单,设计并不复杂,而且便于增减整流单元级数,已获得仿真分析和实验初步验证。以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是,本发明并不局限于上述特定实施方式,本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改,这并不影响本发明的实质内容。
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