集总式电源电路制造技术

依据本发明专利技术的实施例揭露了一种集总式电源电路，用于将交流信号转换为直流信号输出，包括级联H桥电路，高频滤波模块，直流转换模块和集总式功率缓冲模块，本发明专利技术的集总式电源电路用一个集总式功率缓冲模块来代替与N个相互级联的H桥子电路输出相连接的N个分布式功率缓冲模块，有利于提高系统的可靠性，同时有利于提升功率密度。于提升功率密度。于提升功率密度。

【技术实现步骤摘要】
集总式电源电路


[0001]本专利技术涉及电力电子领域，更具体的说，涉及一种集总式电源电路。

技术介绍

[0002]传统的基于CHB(Cascaded H
‑
Bridge，H桥级联型)电路拓扑的AC
‑
DC系统架构如下图所示。前级为N(N可以为1)个模块串联的级联全桥PFC(Power Factor Correction，功率因数校正)电路(CHB PFC)，输出接到直流母线电容上。由于CHB的输出直流母线不能直接连接，需要经过一级DC/DC变换器进行隔离才能连接到负载，因此传统系统架构通过一级DC/DC变换器进行隔离再连接到负载。
[0003]如图1所示，为了实现单位功率因数，输入电流大小需要跟随输入电压呈现正弦脉动，所以交流输入功率有两倍工频脉动。因此需要在CHB的各个H桥的输出的直流母线上分别放置功率缓冲模块来吸收两倍的工频脉动，否则，一方面会导致调压DC/DC变换器输入侧将有非常大的电压脉动，不利于后级DC/DC变换器的设计，另一方面会导致CHB电路工作异常。比较常见的功率缓冲模块可以为如图2所示的容值比较大的电解电容C1
,
，C2
,
……
C
N,
或如图3所示的有源功率解耦电路(Active Power Decoupling Circuit，APDC)。
[0004]如图2所示，当放置N个容值比较大的电解电容C1
,
，C2
,
……
C
N,r/>时，可以吸收功率脉动。由于电解电容需要吸收工频纹波，体积往往比较大，是限制系统功率密度提升的重要瓶颈。因此采取措施减少电解电容的体积是很必要的。而在CHB系统中，每个单元都需要一颗大电解电容，总共需要N颗大电解电容，导致系统体积比较大。此外，多个单元的大电解电容也会造成系统可靠性不高等问题。
[0005]如图3所示，当放置N个功率解耦电路时，尽管可以通过使用如图3所示的有源功率解耦电路来减小电解电容C1
,,
，C2
,,
……
C
N,,
的体积，但是这种分散式母线架构需要N套功率解耦电路(可以包括功率半导体、电感、控制器)，也会牺牲系统的体积。此外，每个单元都需要设计成调压DC/DC，均不利于系统功率密度的提升。
[0006]因此如何提出一种能够提高功率密度的集总式电源电路已成为本领域技术人员亟待解决的问题之一。

技术实现思路

[0007]有鉴于此，本专利技术提出了一种体积较小、利于提高功率密度的集总式电源电路，以解决现有技术中功率缓冲模式数量多，占用空间大，系统的可靠性不高的技术问题。
[0008]第一方面，本专利技术实施例提供了一种集总式电源电路，用于将交流信号转换为直流信号输出，其特征在于，包括级联H桥电路，高频滤波模块，直流转换模块和集总式功率缓冲模块；
[0009]所述级联H桥电路包括N个相互串联于交流信号两个输入端的H桥子电路，用来将交流信号转换为N个第一电压信号输出，其中N为正整数，N≥2；
[0010]N个所述H桥子电路输出的所述N个第一电压信号分别通过高频滤波模块进行滤
波，以生成N个第二电压信号输出；
[0011]所述直流转换模块，用来接收N个所述第二电压信号，将N个所述第二电压信号转换为至少一个第三电压信号输出；
[0012]所述集总式功率缓冲模块接收至少一个所述第三电压信号，对所述第三电压信号中的部分工频波动进行滤除，所述集总式功率缓冲模块的输出端耦接至负载。
[0013]优选地，所述高频滤波模块包括N个高频滤波电路，每个高频滤波电路耦接在与之对应的一H桥子电路的两个输出端之间。
[0014]优选地，所述直流转换模块包括N个直流转换子模块，每一直流转换子模块的输入端接收一对应的第二电压信号，各个直流转换子模块的输出端并联连接后，与所述集总式功率缓冲模块的输入端相耦接。
[0015]优选地，所述直流转换子模块为工作于固定增益模式的直流
‑
直流功率级电路或工作于电压调节模式的直流
‑
直流功率级电路。
[0016]优选地，当所述直流转换子模块为工作于固定增益模式的直流
‑
直流功率级电路时，所述集总式电源电路还包括一工作于电压调节模式的第二直流
‑
直流功率级电路；
[0017]所述第二直流
‑
直流功率级电路的输入端连接所述集总式功率缓冲模块的输出端，所述第二直流
‑
直流功率级电路输出端与所述负载连接。
[0018]优选地，所述直流转换模块包括：
[0019]N个逆变电路，每一逆变电路的输入端接收一个相应的所述第二电压信号；
[0020]变压器，包括N个原边绕组和至少一个副边绕组，每个原边绕组与一对应的所述逆变电路的输出端连接，每个副边绕组与一对应的所述整流电路的输入端连接；
[0021]整流电路，所述整流电路的数量与所述副边绕组的数量相同，所述整流电路的全部或部分输出端与所述集总式功率缓冲模块的输入端连接。
[0022]优选地，当所述整流电路的全部输出端均与所述集总式功率缓冲模块的输入端连接时，所述集总式电源电路还包括一工作于电压调节模式的第二直流
‑
直流功率级电路；
[0023]所述第二直流
‑
直流功率级电路的输入端连接所述集总式功率缓冲模块的输出端，所述第二直流
‑
直流功率级电路输出端与所述负载连接。
[0024]优选地，当所述整流电路的部分输出端与所述集总式功率缓冲模块的输入端连接时，所述集总式电源电路还包括一工作于电压调节模式的第二直流
‑
直流功率级电路；
[0025]至少一个整流电路的输出端与所述集总式功率缓冲模块的输入端连接，剩余整流电路的输出端耦接至所述第二直流
‑
直流功率级电路的输入端；
[0026]所述集总式功率缓冲模块的输出端和所述第二直流
‑
直流功率级电路的输出端依次串联连接在所述负载的两端。
[0027]优选地，所述集总式功率缓冲模块为一滤波电容。
[0028]优选地，所述集总式功率缓冲模块为一功率解耦电路，所述功率解耦电路，根据其输入信号生成用以补偿所述输入信号波动的交流信号，以减小所述输入信号的波动。
[0029]优选地，所述集总式功率缓冲模块由滤波电容和功率解耦电路组合构成，其中，所述功率解耦电路根据其输入信号生成用以补偿所述输入信号波动的交流信号，以减小所述输入信号的波动。
[0030]与现有技术相比，本专利技术的技术方案具有以下优点：本专利技术的集总式电源电路用
一个集总功率缓冲模块来代替与所述级联H桥电路输出相连接的N个分布式的功率缓冲模块，有利于提高系统的可靠性，同时有利于功率密度的提升。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种集总式电源电路，用于将交流信号转换为直流信号输出，其特征在于，包括级联H桥电路，高频滤波模块，直流转换模块和集总式功率缓冲模块，所述级联H桥电路包括N个相互串联于交流信号两个输入端的H桥子电路，用来将交流信号转换为N个第一电压信号输出，其中N为正整数，N≥2；N个所述H桥子电路输出的所述N个第一电压信号分别通过高频滤波模块进行滤波，以生成N个第二电压信号输出；所述直流转换模块，用来接收N个所述第二电压信号，将N个所述第二电压信号转换为至少一个第三电压信号输出；所述集总式功率缓冲模块接收至少一个所述第三电压信号，对所述第三电压信号中的部分工频波动进行滤除，所述集总式功率缓冲模块的输出端耦接至负载。2.根据权利要求1所述的集总式电源电路，其特征在于，所述高频滤波模块包括N个高频滤波电路，每个高频滤波电路耦接在与之对应的一H桥子电路的两个输出端之间。3.根据权利要求1所述的集总式电源电路，其特征在于：所述直流转换模块包括N个直流转换子模块，每一直流转换子模块的输入端接收一对应的第二电压信号，各个直流转换子模块的输出端并联连接后，与所述集总式功率缓冲模块的输入端相耦接。4.根据权利要求3所述的集总式电源电路，其特征在于：所述直流转换子模块为工作于固定增益模式的直流
‑
直流功率级电路或工作于电压调节模式的直流
‑
直流功率级电路。5.根据权利要求4所述的集总式电源电路，其特征在于：当所述直流转换子模块为工作于固定增益模式的直流
‑
直流功率级电路时，所述集总式电源电路还包括一工作于电压调节模式的第二直流
‑
直流功率级电路；所述第二直流
‑
直流功率级电路的输入端连接所述集总式功率缓冲模块的输出端，所述第二直流
‑
直流功率级电路输出端与所述负载连接。6.根据权利要求1所述的集总式电源电路，其特征在于：所述直流转换模块包括：N个逆变电路，每一逆变电...

【专利技术属性】
技术研发人员：齐雨，范高，陈威，
申请(专利权)人：矽力杰半导体技术杭州有限公司，
类型：发明
国别省市：