船用三相380V输入高压空气净化电路结构的制作方法

本技术涉及一种船用三相380v交流输入、12kv直流输出高压静电净化，具体是一种船用三相380v输入高压空气净化电路结构。

背景技术：

1、船用三相380v输入高压空气净化电路结构，具有高输入功率因数、高功率密度、无低频噪声、电磁干扰小、可靠性高、便于计算机远程控制等特点。

2、船舶三相380v输入高压静电净化领域目前仍主要采用变压器低频升压整流、高频不控整流等传统电源技术，虽然技术成熟，但体积重量较大，功率密度低，低频噪声较大，网侧功率因数较低，对电网污染严重，且不适应船舶电气智能化发展的需求。因此，研制高性能、智能化、“绿色”船用三相380v输入高功率因数高压空气净化电路势在必行。

技术实现思路

1、本实用新型的目的在于提供一种船用三相380v输入高压空气净化电路结构，用于替代变压器低频升压整流、高频不控整流等传统高压空气净化电路结构，以实现船舶三相380v交流输入高压直流输出静电净化领域高功率因数、高性能的发展需求。

2、本实用新型的目的通过以下技术方案来实现：

3、一种船用三相380v输入高压空气净化电路结构，包括三相单开关pfc功率单元、双管正激dc-dc功率变换单元、高频变压器、倍压整流功率单元；

4、所述三相单开关pfc功率单元，用于将380v三相三线输入电源变换成稳定的直流800v电源输出，供后级双管正激dc-dc功率变换单元使用，同时使380v网侧电源的输入功率因数达0.95以上，有效降低网侧输入无功损耗及谐波干扰；

5、所述双管正激dc-dc功率变换单元，用于将前级三相单开关pfc功率单元输出直流800v电源变换成高频功率脉冲波，供高频变压器升压使用；采用碳化硅功率元件的该功率变换单元，是目前船用领域中小功率等级dc-dc隔离变换综合性能最优、最新颖的电路结构之一。

6、所述高频变压器，用于将双管正激dc-dc功率变换单元输出的高频功率脉冲波升压至2kv左右的高频脉冲波，供后级倍压整流功率单元倍压使用；

7、所述倍压整流功率单元，用于将高频变压器输出的2kv左右的高频脉冲波倍压整流成12kv直流电压，供高压空气净化使用。

8、进一步，所述三相单开关pfc功率单元包括三个boost高频电感、六个功率二极管、一个碳化硅高频功率管及控制电路；控制电路由电压环和电流环两种电路构成，电压环电路起主要作用，输出电压经过电阻分压，与参考电压的误差经过放大后与三角波比较，来控制功率管的开关动作，采用专用集成控制芯片进行pwm脉宽信号的产生和调理；电流环用于防止母线过流，起到电路限流功能，其不直接参与输出电压控制；三相单开关pfc电路开关频率设置在40khz。

9、进一步，所述双管正激dc-dc功率变换单元由两个碳化硅高频功率管、两个碳化硅快恢复二极管、rcd缓冲电路及控制电路构成；控制电路采用基于电流型pwm控制芯片uc1845的恒流恒压双闭环控制模式；电路采集电流反馈信号和电压反馈信号进行pi调节，两个控制环的输出控制信号同时输入到uc1845的comp脚，实现两路控制信号的低有效；采样元件将流经高频功率管的瞬时电流信号输入到uc1845的isense脚，同时电路具有软启动功能。

10、进一步，所述高频变压器采用符合船用条件的非晶及纳米晶软磁合金材料，并采用多股并绕结构，实现将双管正激dc-dc功率变换单元输出的高频脉冲波升压至2kv左右高频脉冲波的目的。

11、进一步，所述倍压整流功率单元由12个高压二极管、9个高压电容组成，高压二极管选用低导通压降型号，高压电容选用低漏电流规格。

12、与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

13、本实用新型能够产生可整定、限电压、限电流的12kv高压直流输出以净化空气，同时满负荷工作时三相输入电源的功率因数可达0.95以上，有效地降低了网侧输入无功损耗及谐波干扰。相较于传统的变压器低频升压整流、高频不控整流等船用高压空气净化电路结构，具有明显优势，因此在船舶领域具有广阔的应用前景。

技术特征：

1.一种船用三相380v输入高压空气净化电路结构，其特征在于：包括三相单开关pfc功率单元、双管正激dc-dc功率变换单元、高频变压器、倍压整流功率单元；

2.根据权利要求1所述的船用三相380v输入高压空气净化电路结构，其特征在于：所述三相单开关pfc功率单元包括三个boost高频电感、六个功率二极管、一个碳化硅高频功率管及控制电路；控制电路由电压环和电流环两种电路构成，电压环电路起主要作用，输出电压经过电阻分压，与参考电压的误差经过放大后与三角波比较，来控制功率管的开关动作，采用专用集成控制芯片进行pwm脉宽信号的产生和调理；电流环用于防止母线过流，起到电路限流功能，其不直接参与输出电压控制；三相单开关pfc电路开关频率设置在40khz。

3.根据权利要求1所述的船用三相380v输入高压空气净化电路结构，其特征在于：所述双管正激dc-dc功率变换单元由两个碳化硅高频功率管、两个碳化硅快恢复二极管、rcd缓冲电路及控制电路构成；控制电路采用基于电流型pwm控制芯片uc1845的恒流恒压双闭环控制模式；电路采集电流反馈信号和电压反馈信号进行pi调节，两个控制环的输出控制信号同时输入到uc1845的comp脚，实现两路控制信号的低有效；采样元件将流经高频功率管的瞬时电流信号输入到uc1845的isense脚，同时电路具有成软启动功能。

4.根据权利要求1所述的船用三相380v输入高压空气净化电路结构，其特征在于：所述高频变压器采用符合船用条件的非晶及纳米晶软磁合金材料，并采用多股并绕结构，实现将双管正激dc-dc功率变换单元输出的高频脉冲波升压至2kv左右高频脉冲波的目的。

5.根据权利要求1所述的船用三相380v输入高压空气净化电路结构，其特征在于：所述倍压整流功率单元由12个高压二极管、9个高压电容组成，高压二极管选用低导通压降型号，高压电容选用低漏电流规格。

技术总结
本技术涉及一种船用三相380V输入高压空气净化电路结构，包括三相单开关PFC功率单元、双管正激DC‑DC功率变换单元、高频变压器、倍压整流功率单元，能够产生可整定、限电压、限电流的12kV直流高压以净化空气，同时满负荷工作时三相输入电源的功率因数可达0.95以上，本技术能有效地降低了网侧输入无功损耗及谐波干扰；当高压负载侧发生短路时，该电路能够在微秒级时间内自动切断保护，并在短路故障消失后自动重启。

技术研发人员：章建峰,杨祯,刘彬,董九洋,温致洋
受保护的技术使用者：中国船舶集团有限公司第七〇四研究所
技术研发日：20221123
技术公布日：2024/1/12