專利名稱：基于能量回饋的直流有源濾波的實(shí)現(xiàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及基于能量回饋的不可控整流電源直流有源濾波的實(shí)現(xiàn)方法，尤其適合于大功率、高穩(wěn)定度、低紋波要求的不可控整流電源。
背景技術(shù)：
大功率、高穩(wěn)定度直流電源是現(xiàn)代科學(xué)研究的一種必不可少的裝置，目前受電力電子器件的限制，大功率、高穩(wěn)定度直流電源均由不可控整流設(shè)備整流得到，并采用由電感、電容組成的無(wú)源濾波器以抑制直流輸出中的高次紋波，采用串聯(lián)或并聯(lián)型的有源濾波器以抑制直流輸出中的低次紋波。由于串聯(lián)型直流有源濾波器直接串聯(lián)在直流主回路中，存在功率損耗大的缺陷；而并聯(lián)型直流有源濾波器的濾波效果不甚理想，且低次紋波能量通過(guò)電阻泄放，影響了大功率、高穩(wěn)定度直流電源的工作效率
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有直流有源濾波器的不足，提供一種基于能量回饋的直流有源濾波的實(shí)現(xiàn)方法。以實(shí)現(xiàn)大功率不可控整流電源直流側(cè)低次紋波的轉(zhuǎn)換，使其一部分轉(zhuǎn)換成易于被直流側(cè)無(wú)源濾波器濾除的高次紋波，另一部分轉(zhuǎn)換成直流分量可直接回饋至直流主回路中加以利用。本發(fā)明為解決技術(shù)問(wèn)題采用如下技術(shù)方案本發(fā)明基于能量回饋的直流有源濾波的實(shí)現(xiàn)方法的特點(diǎn)是利用與直流負(fù)載并聯(lián)的線性調(diào)整電路，使得大功率不可控整流電源輸出的大部分低次紋波電流由所述線性調(diào)整電路13通過(guò)，減小低次紋波電流對(duì)直流負(fù)載的影響。本發(fā)明基于能量回饋的直流有源濾波的實(shí)現(xiàn)方法的特點(diǎn)也在于兩組線性調(diào)整管以達(dá)林頓型式構(gòu)成所述線性調(diào)整電路，所述兩組線性調(diào)整管的公共端接直流負(fù)載的正極性端，另外兩端分別外接穩(wěn)壓電源，為兩組線性調(diào)整管可靠工作在各自的線性放大區(qū)提供直流電壓偏置。兩組DC/DC變換器經(jīng)過(guò)一個(gè)高頻變壓器連接，構(gòu)成一個(gè)雙向DC/DC變換器，所述雙向DC/DC變換器的兩個(gè)端口經(jīng)無(wú)源濾波器接在大功率不可控整流電源的直流輸出側(cè)，用于回饋低次紋波能量；另外兩個(gè)端口經(jīng)穩(wěn)壓電容分別接在直流負(fù)載的負(fù)極性端和線性調(diào)整電路中穩(wěn)壓電源的負(fù)極性端。本發(fā)明基于能量回饋的直流有源濾波的實(shí)現(xiàn)方法的特點(diǎn)還在于設(shè)置大功率不可控整流電源經(jīng)直流濾波電感、直流濾波電容供給直流負(fù)載；設(shè)置第一 DC/DC變換器和第二 DC/DC變換器經(jīng)高頻變壓器連接，構(gòu)成四端口雙向DC/DC變換器；所述四端口雙向DC/DC變換器的兩個(gè)端口經(jīng)無(wú)源濾波器接在大功率不可控整流電源的直流側(cè)，另外兩個(gè)端口經(jīng)穩(wěn)壓電容分別接在直流負(fù)載的負(fù)極性端和線性調(diào)整電路中穩(wěn)壓電源的負(fù)極性端；所述線性調(diào)整電路由穩(wěn)壓電源、充電調(diào)整管和放電調(diào)整管構(gòu)成，以所述充電調(diào)整管和放電調(diào)整管組成推挽電路，充電調(diào)整管的發(fā)射極與放電調(diào)整管的集電極相連接，公共連接點(diǎn)與直流負(fù)載的正極性段相連；充電調(diào)整管的集電極與穩(wěn)壓電源的正極性端相連，放電調(diào)整管的發(fā)射極與穩(wěn)壓電源的的負(fù)極性端相連，由所述穩(wěn)壓電源為所述充電調(diào)整管和放電調(diào)整管調(diào)整管提供直流偏置電壓。本發(fā)明基于能量回饋的直流有源濾波的實(shí)現(xiàn)方法的特點(diǎn)還在于當(dāng)檢測(cè)到大功率不可控整流電源輸出存在正方向低次紋波電流時(shí)，控制低次紋波能量由線性調(diào)整電路引至雙向DC/DC變換器，實(shí)現(xiàn)低次紋波的分流濾除，并在雙向DC/DC變換器中實(shí)現(xiàn)低次紋波的高頻化和能量反饋至直流回路；當(dāng)檢測(cè)到大功率不可控整流電源輸出存在負(fù)方向低次紋波電流時(shí)，控制直流能量由雙向DC/DC變換器引至線性調(diào)整電路，實(shí)現(xiàn)低次紋波的注入補(bǔ)償。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明有益效果體現(xiàn)在

本發(fā)明采用了并聯(lián)線性有源濾波和雙向DC/DC變換，將大功率不可控整流電源直流輸出的低次紋波通過(guò)并聯(lián)線性調(diào)整管引入雙向DC/DC回路，在其中實(shí)現(xiàn)低次紋波的能量反饋和高頻化。本發(fā)明方法既便于通過(guò)高頻變壓器將低次紋波的能量反饋至直流電路主回路中，也可以將低次紋波高頻化，便于被主回路中的無(wú)源濾波器抑制，降低了注入直流主回路中的低次紋波。


圖I為本發(fā)明的原理示意圖；圖中標(biāo)號(hào)1大功率不可控整流電源；2直流濾波電感，3直流濾波電容，4直流負(fù)載，5充電線性調(diào)整管，6放電線性調(diào)整管，7穩(wěn)壓電源，8第一 DC/DC變換器，9第二 DC/DC變換器，10高頻變壓器，11雙向DC/DC變換器的無(wú)源濾波器，12雙向DC/DC變換器的穩(wěn)壓電容；13線性調(diào)整電路；14雙向DC/DC變換器。
具體實(shí)施例方式參見(jiàn)圖1，大功率不可控整流電源I經(jīng)直流濾波電感2、直流濾波電容3供給直流負(fù)載4;理想條件下，大功率不可控整流電源直流側(cè)沒(méi)有低次紋波電壓，然而實(shí)際非理想的運(yùn)行條件將在大功率不可控整流電源直流側(cè)產(chǎn)生一些低次紋波電壓，由直流濾波電感2和直流濾波電容3組成的直流無(wú)源濾波器難以有效濾除上述低次紋波電壓，無(wú)法滿足直流負(fù)載4對(duì)于低紋波的要求。設(shè)置第一 DC/DC變換器8和第二 DC/DC變換器9經(jīng)高頻變壓器10連接，構(gòu)成四端口雙向DC/DC變換器14 ;四端口雙向DC/DC變換器14的兩個(gè)端口經(jīng)無(wú)源濾波器11接在大功率不可控整流電源I的直流側(cè)，另外兩個(gè)端口經(jīng)穩(wěn)壓電容12分別接在直流負(fù)載4的負(fù)極性端和線性調(diào)整電路13中穩(wěn)壓電源7的負(fù)極性端；線性調(diào)整電路13由穩(wěn)壓電源7、充電調(diào)整管5和放電調(diào)整管6構(gòu)成，以充電調(diào)整管5和放電調(diào)整管6組成推挽電路，充電調(diào)整管5的發(fā)射極與放電調(diào)整管6的集電極相連接，公共連接點(diǎn)與直流負(fù)載4的正極性段相連；充電調(diào)整管5的集電極與穩(wěn)壓電源7的正極性端相連，放電調(diào)整管6的發(fā)射極與穩(wěn)壓電源7的的負(fù)極性端相連，由穩(wěn)壓電源7為充電調(diào)整管5和放電調(diào)整管6調(diào)整管提供直流偏置電壓，保證兩調(diào)整管能夠可靠地工作在線性放大區(qū)域。
當(dāng)檢測(cè)到大功率不可控整流電源I輸出中存在正方向低次紋波電流時(shí)，在控制器的作用下，由穩(wěn)壓電源7保證放電線性調(diào)整管6工作在線性放大區(qū)，導(dǎo)通放電線性調(diào)整管6，向雙向DC/DC變換器的穩(wěn)壓電容12充電。一旦雙向DC/DC變換器的穩(wěn)壓電容12的兩端電壓高于預(yù)設(shè)值時(shí)，命令第一 DC/DC變換器8和第二 DC/DC變換器9導(dǎo)通，低次紋波能量經(jīng)高頻變壓器10傳送至雙向DC/DC變換器14的主回路側(cè)，此時(shí)雙向DC/DC變換器14的輸出為直流電壓和高頻紋波分量，在雙向DC/DC變換器的無(wú)源濾波器11和直流濾波電感2及直流濾波電容3的作用下，高頻紋波分量被濾除，而直流分量將直接注入至直流主回路中被直流負(fù)載4加以利用。當(dāng)檢測(cè)到大功率不可控整流電源I輸出中存在負(fù)方向低次紋波電流時(shí)，在控制器的作用下，由穩(wěn)壓電源7保證充電線性調(diào)整管5工作在線性放大區(qū)，導(dǎo)通充電線性調(diào)整管5，雙向DC/DC變換器的穩(wěn)壓電容12放電。一旦雙向DC/DC變換器的穩(wěn)壓電容12的兩端電壓低于預(yù)設(shè)值時(shí)，命令第一 DC/DC變換器8和第二 DC/DC變換器9導(dǎo)通，直流能量經(jīng)高頻變壓 器10傳送至雙向DC/DC變換器14的穩(wěn)壓電容側(cè)，此時(shí)雙向DC/DC變換器14的輸出為低頻紋波分量和高頻紋波分量，在雙向DC/DC變換器的穩(wěn)壓電容12的作用下，高頻紋波分量被濾除，而低頻紋波分量將注入至直流主回路中以補(bǔ)償主回路中的低次紋波分量。
權(quán)利要求
1.基于能量回饋的直流有源濾波的實(shí)現(xiàn)方法，其特征是利用與直流負(fù)載(4)并聯(lián)的線性調(diào)整電路(13)，使得大功率不可控整流電源(I)輸出的大部分低次紋波電流由所述線性調(diào)整電路(13)通過(guò)，減小低次紋波電流對(duì)直流負(fù)載的影響。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于能量回饋的直流有源濾波的實(shí)現(xiàn)方法，其特征是兩組線性調(diào)整管以達(dá)林頓型式構(gòu)成所述線性調(diào)整電路(13)，所述兩組線性調(diào)整管的公共端接直流負(fù)載的正極性端，另外兩端分別外接穩(wěn)壓電源(7)，為兩組線性調(diào)整管可靠工作在各自的線性放大區(qū)提供直流電壓偏置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于能量回饋的直流有源濾波的實(shí)現(xiàn)方法，其特征是兩組DC/DC變換器經(jīng)過(guò)一個(gè)高頻變壓器連接，構(gòu)成一個(gè)雙向DC/DC變換器，所述雙向DC/DC變換器的兩個(gè)端口經(jīng)無(wú)源濾波器接在大功率不可控整流電源的直流輸出側(cè)，用于回饋低次紋波能量；另外兩個(gè)端口經(jīng)穩(wěn)壓電容分別接在直流負(fù)載的負(fù)極性端和線性調(diào)整電路中穩(wěn)壓電源的負(fù)極性端。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于能量回饋的直流有源濾波的實(shí)現(xiàn)方法，其特征是 設(shè)置大功率不可控整流電源(I)經(jīng)直流濾波電感(2)、直流濾波電容(3)供給直流負(fù)載(4)； 設(shè)置第一 DC/DC變換器(8)和第二 DC/DC變換器(9)經(jīng)高頻變壓器(10)連接，構(gòu)成四端口雙向DC/DC變換器(14 );所述四端口雙向DC/DC變換器(14 )的兩個(gè)端口經(jīng)無(wú)源濾波器(11)接在大功率不可控整流電源(I)的直流側(cè)，另外兩個(gè)端口經(jīng)穩(wěn)壓電容(12 )分別接在直流負(fù)載(4)的負(fù)極性端和線性調(diào)整電路(13)中穩(wěn)壓電源(7)的負(fù)極性端； 所述線性調(diào)整電路(13)由穩(wěn)壓電源(7)、充電調(diào)整管(5)和放電調(diào)整管(6)構(gòu)成，以所述充電調(diào)整管(5)和放電調(diào)整管(6)組成推挽電路，充電調(diào)整管(5)的發(fā)射極與放電調(diào)整管(6)的集電極相連接，公共連接點(diǎn)與直流負(fù)載(4)的正極性段相連；充電調(diào)整管(5)的集電極與穩(wěn)壓電源(7)的正極性端相連，放電調(diào)整管￠)的發(fā)射極與穩(wěn)壓電源(7)的的負(fù)極性端相連，由所述穩(wěn)壓電源(7)為所述充電調(diào)整管(5)和放電調(diào)整管(6)調(diào)整管提供直流偏置電壓。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于能量回饋的直流有源濾波的實(shí)現(xiàn)方法，其特征是當(dāng)檢測(cè)到大功率不可控整流電源輸出存在正方向低次紋波電流時(shí)，控制低次紋波能量由線性調(diào)整電路引至雙向DC/DC變換器，實(shí)現(xiàn)低次紋波的分流濾除，并在雙向DC/DC變換器中實(shí)現(xiàn)低次紋波的高頻化和能量反饋至直流回路；當(dāng)檢測(cè)到大功率不可控整流電源輸出存在負(fù)方向低次紋波電流時(shí)，控制直流能量由雙向DC/DC變換器引至線性調(diào)整電路，實(shí)現(xiàn)低次紋波的注入補(bǔ)償。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種基于能量回饋的直流有源濾波的實(shí)現(xiàn)方法，其特征是利用與直流負(fù)載并聯(lián)的線性調(diào)整電路，使得大功率不可控整流電源輸出的大部分低次紋波電流由線性調(diào)整電路通過(guò)，減小低次紋波電流對(duì)直流負(fù)載的影響。本發(fā)明用于實(shí)現(xiàn)大功率不可控整流電源直流側(cè)低次紋波的轉(zhuǎn)換，使其一部分轉(zhuǎn)換成易于被直流側(cè)無(wú)源濾波器濾除的高次紋波，另一部分轉(zhuǎn)換成直流分量可直接回饋至直流主回路中加以利用。
文檔編號(hào)H02M1/14GK102710107SQ20121018938
公開(kāi)日2012年10月3日 申請(qǐng)日期2012年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月8日
發(fā)明者王磊 申請(qǐng)人:合肥工業(yè)大學(xué)