一种包括1000W光伏电源高频开关整流器模块的主功率电路的制作方法

本实用新型涉及供电管理领域，尤其涉及一种包括1000w光伏电源高频开关整流器模块的主功率电路。

背景技术：

太阳能是一种清洁、可持续与高效的能源，但是光伏电池不能储能，输出电能是随着太阳光的强弱而变动的，夜晚没有太阳光，光伏电池电能为零。

由于，现在许多电子设备都需要24小时不间断供电，这就需要市电输入的小功率直流电源系统对这些设备进行不间断稳定供电，并对电池进行充电管理。

目前，国家通信、气象、环保、水文等行业的光伏电源设备都大量采用1000w小功率直流电源电路进行备用供电。但是，现有的光伏电池单通道供电模式，还是不能解决长时间下的不间断供电问题。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是针对上述现有技术不能解决长时间下的不间断供电问题，提供一种包括1000w光伏电源高频开关整流器模块的主功率电路。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：一种包括1000w光伏电源高频开关整流器模块的主功率电路，包括交流输入滤波电路、pfc升压储能电路、dc-dc变换电路和输出整流滤波电路；

所述交流输入滤波电路连接到pfc升压储能电路的一端，所述pfc升压储能电路的另一端连接到dc-dc变换电路的一端，dc-dc变换电路的另一端连接到输出整流滤波电路的一端。

本实用新型的有益效果是：将220v交流电经过交流输入滤波电路进行整流滤波，滤波后的信后由pfc升压储能电路将其变成400v的高压直流信号，再经过dc-dc变换电路将400v的高压直流信号变换成12v低压直流信号，最后经过输出整流滤波电路进行整流滤波，输出用户负载需要的12v低压直流信号，实现直流信号的检测与精确控制。

在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进：

进一步：所述交流输入滤波电路包括：

压敏电阻rv1、压敏电阻rv2和压敏电阻rv3；

电容cx1、放电管g1、保险f1和整流桥bd1；其中：

由压敏电阻rv1、压敏电阻rv2和压敏电阻rv3组成火线对零线、火线对地以及零线对地的三种防雷电路；压敏电阻rv2和压敏电阻rv3均通过放电管g1接地；

电容cx1的一端通过电阻r1连接到整流桥bd1的第一ac交流端；电容cx1的另一端连接到整流桥bd1的第二ac交流端。

上述进一步方案的有益效果是：通过由压敏电阻rv1、压敏电阻rv2和压敏电阻rv3组成的火线对零线、火线对地、零线对地的三种防雷电路，有效保护整流模块免受高压浪涌冲击。

进一步：所述交流输入滤波电路还包括：

共模滤波器l1和差模滤波器l2；

电容cx2、电容cx3、电容cy1、电容cy2、电容cy3、电容cy5、电容cy6和电容cy7；其中：

电容cy3的一端连接到交流输入火线，电容cy5的一端连接到交流输入零线，电容cy3与电容cy5的另一端共同接地；

电容cy1的一端连接到交流输入火线，电容cy7的一端连接到交流输入零线，电容cy1与电容cy7的另一端共同接地；

电容cy2的一端连接到交流输入火线，电容cy6的一端连接到交流输入零线，电容cy2与电容cy6的另一端共同接地；

电容cx1的两端分别连接到差模滤波器l2的第一输出端和第二输出端；电容cx2的一端连接到电容cy7的一端，电容cy7的另一端接地；电容cx2的一端以及电容cx2与电容cy7连接的一端，分别连接到共模滤波器l1的第一输入端和第二输入端；

电容cx3的一端分别连接到共模滤波器l1的第一输出端、差模滤波器l2的第一输入端，电容cx3的另一端分别连接到共模滤波器l1的第二输出端、差模滤波器l2的第二输入端；电容cx3与差模滤波器l2的第二输入端连接的一端连接到电容cy6的一端，电容cy6的另一端接地；

电容cy3通过保险f1连接到所述由压敏电阻rv1、压敏电阻rv2和压敏电阻rv3组成火线对零线、火线对地以及零线对地的三种防雷电路。

上述进一步方案的有益效果是：由共模滤波器l1、差模滤波器l2、电容cx1、电容cx2、电容cx3、电容cy1、电容cy2、电容cy3、电容cy5、电容cy6和电容cy7组成的滤波电路，可有效抑制外部电网emi与电路内部产生的高频噪声干扰。

进一步：所述pfc升压储能电路包括：

电阻ri1和电阻ri2；

电容c1和电容cy4；

电感l3、二极管d3、mosfet管q1和电解电容e1；其中：

整流桥bd1的整流正极输出端out1连接到电感l3的一端，电感l3的另一端一方面经由二极管d3连接到电解电容e1的一端，电解电容e1的另一端经由电容cy4接地，所述电感l3的另一端另一方面还连接到mosfet管q1；

所述整流桥bd1的整流负极输出端out2连接到电阻ri1的一端，电阻ri1的另一端接地；电阻ri1和电阻ri2之间采用并联的方式连接。

上述进一步方案的有益效果是：整流后的交变脉动信号由贮能电感l3随着开关管q1的导通和关断，对电容e1充放电进行能量的贮存和释放，再经二极管d3整流后输出400v高压直流信号，在此过程中，通过控制mosfet管q1的导通和关断时间，使流经电感l3的电流波形接近正弦，达到提高功率因数的效果。

进一步：所述pfc升压储能电路还包括二极管d1和二极管d2；所述二极管d1和二极管d2之间采用并联的方式连接；其中：

所述二极管d1的一端连接到电容c1，二极管d1的另一端以及二极管d3与电解电容e1连接的一端均连接到高压直流输电系统的正极输入端。

上述进一步方案的有益效果是：所述pfc升压储能电路中包括的二极管d1和二极管d2起着防电流反向的作用。经过校正后的电流波形，不仅形状接近正弦，而且在相位上也与电压波形基本一致，因而，使功率因数接近于1的水平。

进一步：所述dc-dc变换电路包括：

mosfet管q2、mosfet管q3和mosfet管iq3；

二极管d4、二极管d5、二极管d6和二极管d7；

变压器t1和控制芯片ur1；其中：

二极管d5、二极管d7两端分别连接到二极管d4、二极管d6对应的连接端；二极管d5、二极管d7和mosfet管q2、mosfet管q3组成桥，桥的对角线连接变压器t1的输入绕组；

控制芯片ur1通过引脚4和引脚8经由mosfet管iq3连接到变压器t1的第二输出绕组。

上述进一步方案的有益效果是：由mosfet管q2、mosfet管q3、二极管d4、二极管d5、二极管d6、二极管d7和变压器t1组成半桥整流电路，能够有效的节约成本。

进一步：所述dc-dc变换电路还包括：电容c4、电容c5和电感l4；其中：

mosfet管q2通过电感l4连接到变压器t1的输入绕组；

电容c4和电容c5之间并联，mosfet管q3的一端接地，mosfet管q3与mosfet管q2连接的一端连接到电容c4的一端，电容c4的另一端连接到电容c5的一端，电容c5的另一端连接到变压器t1的输入绕组。

上述进一步方案的有益效果是：由电感l4、电容c4和电容c5组成lc串联谐振电路，可以有效的提高dc-dc变换电路的质量与效率。

进一步：所述dc-dc变换电路还包括：

mosfet管iq1、mosfet管iq2和mosfet管iq4；

电容sr3、电容sr5和控制芯片u2；其中：

控制芯片ur2通过udrain引脚和dc-ubg引脚连接到mosfet管iq1；mosfet管iq1和mosfet管iq2的漏极共同连接到变压器t1的输出绕组，mosfet管iq1、mosfet管iq2和mosfet管iq4采用共源极的方式连接；

mosfet管iq4经由mosfet管iq3连接到变压器t1的输出绕组。

上述进一步方案的有益效果是：由mosfet管iq1、mosfet管iq2、mosfet管iq3、mosfet管iq4、控制芯片ur1、控制芯片ur2、电阻sr1、电阻sr2、电阻sr3、电阻sr4、电阻sr5、电阻sr6、电阻sr7、电阻sr8、电阻sr9华和电阻sr10组成输出同步整流电路，采用跟随变压器输出波形的自激式同步整流方式，使得电路简洁且高效率。

进一步：所述输出整流滤波电路包括：

所述输出整流滤波电路包括：

电阻ris1、电容e2、电容e3、电容e4、电容e5、电容e6、电容e7、电容e8、电容e9、电容cy8、电容cy9、电容cy10、电容cy11、电容c6和共模滤波器l5；其中：

电容e2、电容e3、电容e4、电容e5、电容e6、电容e7和电容e8之间采用并联的方式连接到输出正负极，电容cy8和电容cy9，以及电容cy10和电容cy11的一端共同接地且另一端分别连到输出负正极；

电容e2的一端连接到变压器t1的引脚10、引脚11和引脚12，电容e2的另一端分别连接到mosfet管iq3和mosfet管iq4；

电容e8的一端一方面经由电容cy8接地，另一方面经由电阻ris1连接到共模滤波器l5；

电容cy11的一端经由电容e9连接到共模滤波器l5，电容cy11的另一端接地；电容e9的两端分别连接到主功率电路的正、负极输出端。

上述进一步方案的有益效果是：整个输出电路采用经典的lc滤波电路，有效的抑制模块内部产生的高频杂音，使输出波形更加平滑，输出满足用户负载需要的12v低压直流电。

附图说明

图1为本实用新型的1000w光伏电源高频开关整流器模块的主功率电路的结构示意图；

图2为本实用新型的交流输入滤波电路的结构示意图；

图3为本实用新型的pfc升压储能电路的结构示意图；

图4为本实用新型的dc-dc变换电路的结构示意图；

图5为本实用新型的输出整流滤波电路的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。

如图1所示，一种1000w光伏电源高频开关整流器模块的主功率电路，包括交流输入滤波电路、pfc升压储能电路、dc-dc变换电路和输出整流滤波电路。所述交流输入滤波电路连接到pfc升压储能电路的一端，所述pfc升压储能电路的另一端连接到dc-dc变换电路的一端，dc-dc变换电路的另一端连接到输出整流滤波电路的一端。

本实用新型的1000w光伏电源高频开关整流器模块的主功率电路，将220v交流电经过交流输入滤波电路进行整流滤波，滤波后的信后由pfc升压储能电路将其变成400v的高压直流信号，再经过dc-dc变换电路将400v的高压直流信号变换成12v低压直流信号，最后经过输出整流滤波电路进行整流滤波，输出用户负载需要的12v低压直流信号，有效的实现直流信号的检测与精确控制。

如图2所示，在本实用新型提供的一个或多个实施例中，所述交流输入滤波电路包括：压敏电阻rv1、压敏电阻rv2、压敏电阻rv3；电容cx1、放电管g1、保险f1和整流桥bd1；其中：

由压敏电阻rv1、压敏电阻rv2和压敏电阻rv3组成火线对零线、火线对地以及零线对地的三种防雷电路；压敏电阻rv2和压敏电阻rv3均通过放电管g1接地；

电容cx1的一端通过电阻r1连接到整流桥bd1的第一ac交流端；电容cx1的另一端连接到整流桥bd1的第二ac交流端。通过由压敏电阻rv1、压敏电阻rv2和压敏电阻rv3组成的火线对零线、火线对地、零线对地的三种防雷电路，进而保证保护整流模块免受高压浪涌的冲击。

为了有效抑制外部电网emi与电路内部产生的高频噪声干扰，在本实用新型提供的一个或多个实施例中，所述交流输入滤波电路还包括：共模滤波器l1、差模滤波器l2；电容cx2、电容cx3、电容cy1、电容cy2、电容cy3、电容cy5、电容cy6和电容cy7；其中：

电容cy3的一端连接到交流输入火线，电容cy5的一端连接到交流输入零线，电容cy3与电容cy5的另一端共同接地；

电容cy1的一端连接到交流输入火线，电容cy7的一端连接到交流输入零线，电容cy1与电容cy7的另一端共同接地；

电容cy2的一端连接到交流输入火线，电容cy6的一端连接到交流输入零线，电容cy2与电容cy6的另一端共同接地；

电容cx1的两端分别连接到差模滤波器l2的第一输出端和第二输出端；电容cx2的一端连接到电容cy7的一端，电容cy7的另一端接地；电容cx2的一端以及电容cx2与电容cy7连接的一端，分别连接到共模滤波器l1的第一输入端和第二输入端；

电容cx3的一端分别连接到共模滤波器l1的第一输出端、差模滤波器l2的第一输入端，电容cx3的另一端分别连接到共模滤波器l1的第二输出端、差模滤波器l2的第二输入端；电容cx3与差模滤波器l2的第二输入端连接的一端连接到电容cy6的一端，电容cy6的另一端接地；

电容cy3通过保险f1连接到所述由压敏电阻rv1、压敏电阻rv2和压敏电阻rv3组成火线对零线、火线对地以及零线对地的三种防雷电路。

当前由共模滤波器l1、差模滤波器l2、电容cx1、电容cx2、电容cx3、电容cy1、电容cy2、电容cy3、电容cy5、电容cy6和电容cy7组成的滤波电路，来抑制外部电网emi与电路内部产生的高频噪声干扰。

如图3所示，在本实用新型提供的一个或多个实施例中，所述pfc升压储能电路包括：电阻ri1、电阻ri2；电容c1、电容cy4；电感l3、二极管d3、mosfet管q1和电解电容e1；其中：

整流桥bd1的整流正极输出端out1连接到电感l3的一端，电感l3的另一端一方面经由二极管d3连接到电解电容e1的一端，电解电容e1的另一端经由电容cy4接地，所述电感l3的另一端另一方面还连接到mosfet管q1；

所述整流桥bd1的整流负极输出端out2连接到电阻ri1的一端，电阻ri1的另一端接地；电阻ri1和电阻ri2之间采用并联的方式连接。

电感l3伴随着mosfet管q1的导通和关断状态，进一步对电容e1的充、放电能量进行贮存和释放，再经二极管d3整流后输出400v高压直流信号，在上述电容e1充、放电能量的贮存和释放过程中，可以通过控制mosfet管q1的导通和关断时间，使流经电感l3的电流波形接近正弦，从而达到提高功率因数的技术效果。

为了进行电流波形的校正，在本实用新型提供的一个或多个实施例中，所述pfc升压储能电路还包括二极管d1和二极管d2；所述二极管d1和二极管d2之间采用并联的方式连接；其中：

所述二极管d1的一端连接到电容c1，其另一端以及二极管d3与电解电容e1连接的一端均连接到高压直流输电系统的正极输入端。

所述pfc升压储能电路中包括的二极管d1和二极管d2起着防电流反向的作用。经过校正后的电流波形，不仅形状接近正弦，而且在相位上也与电压波形基本一致，因而使功率因数接近于1的水平。

如图4所示，在本实用新型提供的一个或多个实施例中，所述dc-dc变换电路包括：mosfet管q2、mosfet管q3和mosfet管iq3；二极管d4、二极管d5、二极管d6和二极管d7；变压器t1和控制芯片ur1；其中：

二极管d5、二极管d7两端分别连接到二极管d4、二极管d6对应的连接端；二极管d5、二极管d7和mosfet管q2、mosfet管q3组成桥，桥的对角线连接到变压器t1的输入绕组；

控制芯片ur1通过引脚4和引脚8经由mosfet管iq3连接到变压器t1的输出绕组。

所述dc-dc变换电路中，由mosfet管q2、mosfet管q3、二极管d4、二极管d5、二极管d6、二极管d7和变压器t1组成半桥整流电路，能够有效的节约成本。

为了有效的提高dc-dc变换电路的质量与效率，在本实用新型提供的一个或多个实施例中，所述dc-dc变换电路还包括：电容c4、电容c5和电感l4；其中：

mosfet管q2通过电感l4连接到变压器t1的输入绕组；电容c4和电容c5并联，mosfet管q3的一端接地另一端连接到电容c4的一端，电容c4的另一端连接到变压器t1的输入绕组。

所述dc-dc变换电路中，由电感l4、电容c4和电容c5组成lc串联谐振电路，可以有效的提高dc-dc变换电路的质量与效率。

使得电路简洁且高效率，在本实用新型提供的一个或多个实施例中，所述dc-dc变换电路还包括：mosfet管iq1、mosfet管iq2和mosfet管iq4；电容sr3、电容sr5和控制芯片ur2；其中：

控制芯片u2通过udrain引脚和dc-ubg引脚连接到mosfet管iq1；mosfet管iq1、mosfet管iq2和mosfet管iq4呈依次连接的关系；mosfet管iq4经由mosfet管iq3连接到变压器t1的输出绕组。

所述dc-dc变换电路中由mosfet管iq1、mosfet管iq2、mosfet管iq3、mosfet管iq4、控制芯片ur1、控制芯片ur2、电阻sr1、电阻sr2、电阻sr3、电阻sr4、电阻sr5、电阻sr6、电阻sr7、电阻sr8、电阻sr9华和电阻sr10组成输出同步整流电路，采用跟随变压器输出波形的自激式同步整流方式，使得电路简洁且高效率。

如图5所示，在本实用新型提供的一个或多个实施例中，所述输出整流滤波电路包括：

电阻ris1、电容e2、电容e3、电容e4、电容e5、电容e6、电容e7、电容e8、电容e9、电容cy8、电容cy9、电容cy10、电容cy11、电容c6和共模滤波器l5；其中：

电容e2、电容e3、电容e4、电容e5、电容e6、电容e7和电容e8之间采用并联的方式连接到输出正负极，电容cy8和电容cy9，以及电容cy10和电容cy11的一端共同接地且另一端分别连到输出负正极；

电容e2的一端连接到变压器t1的引脚10、引脚11和引脚12，电容e2的另一端分别连接到mosfet管iq3和mosfet管iq4；

电容e8的一端一方面经由电容cy8接地，另一方面经由电阻ris1连接到共模滤波器l5；

电容cy11的一端经由电容e9连接到共模滤波器l5，电容cy11的另一端接地；电容e9的两端分别连接到主功率电路的正、负极输出端。

整个输出电路采用经典的lc滤波电路，有效的抑制模块内部产生的高频杂音，使输出波形更加平滑，输出满足用户负载需要的12v低压直流电。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。