一种基于软开关的高频加热电源主回路拓扑电路的制作方法

文档序号:30917471发布日期:2022-07-29 22:22阅读:52来源:国知局

1.本实用新型涉及新能源技术领域,具体为一种基于软开关的高频加热电源主回路拓扑电路。


背景技术:

2.为了实现可持续发展,调整当前能源结构,以太阳能、风能为代表的清洁、可再生能源替代传统化石能源已逐渐成为全世界的共识。在各种可再生能源中,太阳能发电具有无污染、可持续、总量大、分布广、利用形式多样等优点,在具备规模开发条件的可再生能源中,能够实现零排放发电。整个光伏产业日益受到各国关注,行业的发展将明显受益于世界整体能源结构的调整,获得加速发展的机遇。
3.为适应全球节能减排和分布式光伏电站快速发展的大趋势。目前单晶拉棒行业用加热电源的主流技术方案为整流单元+dc-dc斩波单元+高频变压器降压+二极管整流单元组成。功率器件在开关过程中,处于硬开关工作状态,开关损耗大。随着单晶炉拉晶尺寸的不断增大,单次投料量的进一步增加,化料、拉晶过程中所需的电源功率越来越大,电源的损耗问题越来越引起业界的关注,特别是在平价上网的大趋势下,任何环节的工艺优化,效率提升等都能带来行业的进步,市场占有率的提升。因此,各个电源供应商积极进行电源拓扑、控制逻辑等研究,以求降低电源损耗,提高效率。


技术实现要素:

4.本实用新型的目的在于提供一种基于软开关的高频加热电源主回路拓扑电路,可以保证电路中igbt开关器件工作在软开关状态,大大降低功率器件的开关损耗,进而提高整个系统的效率,以解决上述背景技术中提出的问题。
5.为实现上述目的,本实用新型提供如下技术方案:
6.一种基于软开关的高频加热电源主回路拓扑电路,包括整流单元、软开关单元、dc-dc斩波单元、高频变压器单元和二极管整流单元;所述整流单元的输入端与三相交流进线连接,整流单元还与软开关单元连接,软开关单元连接dc-dc斩波单元,dc-dc斩波单元连接高频变压器单元,高频变压器单元连接二极管整流单元,二极管整流单元连接负载。
7.优选的,所述整流单元由三相不可控二极管整流器构成,其包括六个二极管d1、d2、d3、d4、d5、d6,将六个二极管d1、d2、d3、d4、d5、d6两两一组,分别是d1和d2、d3和d4、d5和d6,再将每组中的两个器件首尾相连组成一相桥臂,再将三相桥臂并联组成三相整流单元。
8.优选的,所述软开关单元由功率开关管v5、v6,分压电容c2、c3,续流二极管d7、d8以及电感l2组成;将功率开关器件v5和分压电容c2、c3串联,再将功率开关器件v6和电感l2串联后,并联在功率开关器件v5和分压电容c2、c3的连接点处,最后将续流二极管d7、d8分别并在功率开关器件v5、v6的两端。
9.优选的,所述dc-dc斩波单元由功率开关器件v1、v2、v3、v4,续流二极管d9、d10、d11、d12以及滤波电容c4、c5、c6、c7构成;将四只功率开关器件v1、v2、v3、v4两两一组,分别
是v1和v2,v3和v4,再将每组中的两个器件首尾相连组成一相桥臂,二极管d9、d10、d11、d12以及滤波电容 c4、c5、c6、c7并联在每个功率开关器件上。
10.优选的,所述高频变压器单元为单独整体,其由单独高频变压器构成,将dc-dc斩波单元的输出接入高频变压器的一次侧,即输入端,输出端接入二极管整流单元的输入端即可。
11.优选的,所述二极管整流单元由二极管d13、d14构成;将二极管d13、 d14的阳极分别接高频变压器单元的二次侧,即输出端;阴极连接在一起构成二极管整流单元的直流输出的正极,高频变压器中心的引出端作为直流输出的负极。
12.优选的,所述三相交流输入经过整流单元、软开关单元、dc-dc斩波单元、高频变压器单元和二极管整流单元顺序连接,再接入直流负载的输入端。
13.与现有技术相比,本实用新型的有益效果是:
14.本实用新型提供的一种基于软开关的高效高频加热电源主回路拓扑电路,通过设置的整流单元、软开关单元、dc-dc斩波单元、高频变压器单元和二极管整流单元,可以使高频加热电源中功率开关器件工作在零电压开通,零电流关断状态,大大降低功率器件的开关损耗,提高系统效率。
附图说明
15.图1为本实用新型的电路模块图;
16.图2为本实用新型的电路原理图。
具体实施方式
17.下面将结合本实用新型实施例中的附图,对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本实用新型保护的范围。
18.请参阅图1-2,本实用新型实施例中:提供基于软开关的高频加热电源主回路拓扑电路,包括整流单元、软开关单元、dc-dc斩波单元、高频变压器单元和二极管整流单元;整流单元的输入端与三相交流进线连接,整流单元还与软开关单元连接,软开关单元连接dc-dc斩波单元,dc-dc斩波单元连接高频变压器单元,高频变压器单元连接二极管整流单元,二极管整流单元连接负载。
19.其中,整流单元由三相不可控二极管整流器构成,其包括六个二极管d1、 d2、d3、d4、d5、d6,将六个二极管d1、d2、d3、d4、d5、d6两两一组,分别是d1和d2、d3和d4、d5和d6,然后将每组中的两个器件首尾相连组成一相桥臂,再将三相桥臂并联组成三相整流单元;其中,软开关单元由功率开关管v5、v6,分压电容c2、c3,续流二极管d7、d8以及电感l2组成;功率开关器件v5和分压电容c2、c3串联,再将功率开关器件v6和电感l2 串联后,并联在功率开关器件v5和分压电容c2、c3的连接点处,最后将续流二极管d7、d8分别并在功率开关器件v5、v6的两端;其中,dc-dc斩波单元由功率开关器件v1、v2、v3、v4,续流二极管d9、d10、d11、d12以及滤波电容c4、c5、c6、c7构成;将四只功率开关器件v1、v2、v3、v4两两一组,分别是v1和v2,v3和v4,再将每组中的两个器件首尾相连组成一相桥臂,二极管d9、d10、d11、d12以及
滤波电容c4、c5、c6、c7并联在每个功率开关器件上;其中,高频变压器单元为单独整体,其由单独高频变压器构成,并将dc-dc斩波单元的输出接入高频变压器的一次侧,即输入端,输出端接入二极管整流单元的输入端即可;二极管整流单元由二极管d13、d14 构成,将二极管d13、d14的阳极分别接高频变压器单元的二次侧,即输出端;阴极连接在一起构成二极管整流单元的直流输出的正极,高频变压器中心的引出端作为直流输出的负极;三相交流输入经过整流单元、软开关单元、dc-dc 斩波单元、高频变压器单元和二极管整流单元顺序连接,再接入直流负载的输入端即可。
20.在上述实施例中,主电路采用的功率开关器件可以为igbt,但不限于igbt;其中,整流单元用于把输入的三相交流电整流成脉动直流;软开关单元,保证igbt工作在零电压开通,零电流关断状态,降低开关损耗;dc-dc 斩波单元用于把脉动的直流的直流降压,并斩波成高频脉冲,以便后接的高频变压器正常工作;高频变压器用于把输入的高频脉冲,进行降压处理,以符合负载需要;二极管整流单元用于把高频变压器输出高频脉冲,整流成直流供负载使用。
21.综上所述:本实用新型提供的一种基于软开关的高效高频加热电源主回路拓扑电路,通过设置的整流单元、软开关单元、dc-dc斩波单元、高频变压器单元和二极管整流单元,可以使高频加热电源中功率开关器件工作在零电压开通,零电流关断状态,大大降低功率器件的开关损耗,提高系统效率。
22.以上所述,仅为本实用新型较佳的具体实施方式,但本实用新型的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型披露的技术范围内,根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变,都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
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