一种基于全控整流桥和半桥LLC谐振电路的熔喷布驻极电源制造技术

本发明专利技术涉及熔喷布驻极电源技术领域，尤其涉及一种基于全控整流桥和半桥LLC谐振电路的熔喷布驻极电源，包括电网交流电压V

【技术实现步骤摘要】
一种基于全控整流桥和半桥LLC谐振电路的熔喷布驻极电源
本专利技术涉及熔喷布驻极电源
，尤其涉及一种基于全控整流桥和半桥LLC谐振电路的熔喷布驻极电源。
技术介绍
目前，在熔喷布驻极电源中，常采用的电源拓扑中前级整流部分的主要结构为不控整流桥，虽然其结构简单，控制方便，但是不控整流桥输出电压有效值低且对电网有较大的谐波污染。为此，本专利技术提出了一种基于全控整流桥和半桥LLC谐振电路的熔喷布驻极电源，通过双极性PWM调制与双闭环(PI+PR)控制方法实现对输出电压的控制，有效抑制对电网的谐波污染、提高整流输出电压、减小无功分量。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种基于全控整流桥和半桥LLC谐振电路的熔喷布驻极电源，采用双极性PWM调制和双闭环(PI+PR)控制，抑制了谐波，减小了无功分量，提高了电能质量，降低了熔喷布驻极电源对电网的污染；增加了整流电路的输出电压，从而减小了高压包的升压变比，降低高压包设计难度，提高电源的可靠性。为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：一种基于全控整流桥和半桥LLC谐振电路的熔喷布驻极电源，包括电网交流电压Vac、全控整流桥电路、第一直流电容C1、第二直流电容C2、第一均压电阻R1、第二均压电阻R2、半桥LLC谐振电路和高压包；所述电网交流电压Vac与全控整流桥电路的输入端连接，所述全控整流桥电路的输出端与半桥LLC谐振电路的输入端连接，所述半桥LLC谐振电路的输出端与高压包连接；所述第一直流电容C1和第二直流电容C2、第一均压电阻R1和第二均压电阻R2两两相互串联后并联于全控整流桥电路与半桥LLC谐振电路之间；所述高压包包括升压变压器以及与升压变压器连接的高压侧整流桥。本专利技术采用上述技术方案，通过双闭环(PI+PR)控制方法控制全控整流电路，将电网交流电压Vac整流为直流，再通过半桥LLC谐振电路对整流输出电压进行逆变，最终经高压包升压输出高压直流电压。优选地，所述全控整流电路由第一开关管MOSFETM1、第二开关管MOSFETM2、第三开关管MOSFETM3和第四开关管MOSFETM4构成；所述第一开关管MOSFETM1和第三开关管MOSFETM3的中点与滤波电感L串联并与电网交流电压Vac的一端连接；所述第二开关管MOSFETM2和第四MOSFETM4的中点与电网交流电压Vac的另一端连接。该全控整流电路采用双极性PWM调制方法，先通过双极性PWM调制获得正负交变的双极性PWM脉冲，再通过双闭环(PI+PR)控制整流输出电压和电感电流；其中，外环是通过电压负反馈控制整流输出电压Vab,即将给定电压参数与实际值的误差作为PI调节输入，实现直流电压Vab快速无静差地跟踪给定电压Vdc，提高整流输出电压的稳定性；通过内环控制电感电流，将外环PI调节器的输出与交流输入Vac相乘，其结果与电感电流iL进行比较，并将比较误差作为PR调节器的输入，PR调节器的输出作为开关管MOSFETM1、M4和M2、M3的控制信号，从而有效抑制电流谐波。通过上述方式，使得流过电感上的电流与电网电压同相位，提高整流输出电压的稳定性，减小无功分量，有效抑制电流谐波，降低熔喷布驻极电源对电网的污染，提高电能质量。其本质上是通过动态调节PWM信号，对直流电容C1、C2进行充放电，稳定输出电压，控制电流波形正弦度与相位。优选地，所述半桥LLC谐振电路由第五MOSFETM5、第六MOSFETM6、谐振电感Lr和谐振电容Cr构成；所述第一直流电容C1、第二直流电容C2和第一均压电阻R1、第二均压电阻R2的中间端与谐振电感Lr和谐振电容Cr串联并与高压包内升压变压器低压侧的一端连接，所述第五MOSFETM5和第六MOSFETM6的中间端与高压包内升压变压器低压侧的另一端连接，所述升压变压器高压侧与高压侧整流桥连接。在该半桥LLC谐振电路中，通过直流电容C1、C2进行滤波，稳定全控整流桥的输出直流电压Vab，经过均压电阻R1、R2将全控整流电路输出电压均分为Vab的一半。其中，构成半桥结构的开关管MOSFETM5、M6的驱动信号互补，且占空比均为固定值0.5。通过改变开关管MOSFETM5、M6的开关频率改变高压包内变压器原边侧的电压。变压器原边侧电压的大小可根据Lr、Cr谐振网络阻抗公式：进行计算。由公式可知，当改变开关频率f时，Lr、Cr谐振网络的阻抗变化，Lr、Cr谐振网络对半桥逆变的输出电压分压变化，最终改变了高压包的输入电压。这里通过串联谐振电容Cr的隔直效果，能够抑制升压变压器的饱和现象。这里本专利技术通过上述技术方案，能够确保电路的安全性与可靠性，使电路运行状态良好，同时提高直流电压、降低器件电流、降低导通损耗，提高传输效率。优选地，所述基于全控整流桥和半桥LLC谐振电路的熔喷布驻极电源的实现方法如下：工作时，电网交流电压Vac的能量经过全控整流桥电路整流为直流电压，再通过第一直流电容C1、第二直流电容C2、第一均压电阻R1、第二均压电阻R2和半桥LLC谐振电路对整流输出电压进行逆变，最终经高压包升压输出高压直流电压；在全控整流桥电路整流过程中：第一开关管MOSFETM1、和第四开关管MOSFETM4和第二开关管MOSFETM2、第三开关管MOSFETM3呈互补状态，两组器件交替导通，通过PWM调制改变整流输出的直流电压，实现交变电流的转换；在半桥LLC谐振电路中：先通过第一直流电容C1和第二直流电容C2进行滤波，然后经过第一均压电阻R1和第二均压电阻R2将全控整流桥输出电压Vab均分为一半，再通过半桥LLC谐振电路进行逆变，最终将输入的直流电压转换成交流电压输出。这里通过改变开关管MOSFETM5、MOSFETM6的开关频率，来改变Lr、Cr的电抗值，从而使得变压器低压侧电压发生变化，并且获得了抗干扰性更强的稳定电压，经过高压包，从而获得稳定的直流高电压。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：(1)本专利技术提出的基于全控整流桥和半桥LLC谐振电路的熔喷布驻极电源，全控整流桥采用双极性PWM调制和双闭环(PI+PR)控制，增加了整流电路的输出电压幅值，从而降低了升压变压器的升压变比，降低了高压包的设计制作难度，抑制了谐波，减小了无功分量，提高了电能质量，降低了熔喷布驻极电源对电网的污染。(2)本专利技术提出的基于全控整流桥和半桥LLC谐振电路的熔喷布驻极电源，采用全控整流桥和半桥LLC谐振电路，提高了电路的安全性与可靠性，使电路运行状态良好，减轻了长时间运行在高输出功率状态下电力电子器件的损耗，减小了高压包的升压变比，降低高压包设计难度，提高电源的可靠性。附图说明图1为本专利技术的电路拓扑图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术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专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于全控整流桥和半桥LLC谐振电路的熔喷布驻极电源，其特征在于，包括电网交流电压(V

【技术特征摘要】
1.一种基于全控整流桥和半桥LLC谐振电路的熔喷布驻极电源，其特征在于，包括电网交流电压(Vac)、全控整流桥电路、第一直流电容(C1)、第二直流电容(C2)、第一均压电阻(R1)、第二均压电阻(R2)、半桥LLC谐振电路和高压包；所述电网交流电压(Vac)与全控整流桥电路的输入端连接，所述全控整流桥电路的输出端与半桥LLC谐振电路的输入端连接，所述半桥LLC谐振电路的输出端与高压包连接；
所述第一直流电容(C1)和第二直流电容(C2)、第一均压电阻(R1)和第二均压电阻(R2)两两相互串联后并联于全控整流桥电路与半桥LLC谐振电路之间；
所述高压包包括升压变压器、以及与升压变压器连接的高压侧整流桥。


2.根据权利要求1所述的一种基于全控整流桥和半桥LLC谐振电路的熔喷布驻极电源，其特征在于，所述全控整流电路由第一开关管MOSFET(M1)、第二开关管MOSFET(M2)、第三开关管MOSFET(M3)和第四开关管MOSFET(M4)构成；所述第一开关管MOSFET(M1)和第三开关管MOSFET(M3)的中点与滤波电感(L)串联并与电网交流电压(Vac)的一端连接；所述第二开关管MOSFET(M2)和第四MOSFET(M4)的中点与电网交流电压(Vac)的另一端连接。


3.根据权利要求2所述的一种基于全控整流桥和半桥LLC谐振电路的熔喷布驻极电源，其特征在于，所述半桥LLC谐振电路由第五MOSFET(M5)、第六MOSFET(...

【专利技术属性】
技术研发人员：张雷，崔瑾，郑一专，周玲玲，吴典，姚子豪，杨德健，任磊，
申请(专利权)人：南通大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32