一種沒有無功功率的高頻功率開關(guān)電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種沒有無功功率且能在波動的直流電壓下工作的新型高頻功率開關(guān)電路，該電路輸入交流電分兩路，第一路經(jīng)整流形成波動的直流電壓后將波動值加載到控制電路并在控制電路內(nèi)產(chǎn)生補(bǔ)償脈沖；第二路經(jīng)整流形成波動的直流電壓直接接高頻功率開關(guān)電路，再由功率開關(guān)電路來輸出給做功單元；控制電路將補(bǔ)償脈沖疊加在高頻功率開關(guān)電路自身功能要求的控制脈沖上，由補(bǔ)償脈沖對功率電路作高頻率的開關(guān)補(bǔ)償。本電路通過精確脈寬補(bǔ)償?shù)姆绞娇刂聘哳l功率開關(guān)電路在波動的直流電中正常工作，因波動的電壓直接連接功率電路，不用大容量電容或大容量電感作電源濾波，在高頻率的開關(guān)動作下不產(chǎn)生無功功率，在提高產(chǎn)品節(jié)能特性的同時(shí)降低產(chǎn)品體積和成本。
【專利說明】
一種沒有無功功率的高頻功率開關(guān)電路
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種功率開關(guān)電路，具體是一種沒有無功功率且能在波動的直流電壓下工作的新型高頻功率開關(guān)電路，屬于電子技術(shù)領(lǐng)域。所述波動的直流電壓是指交流輸入經(jīng)整流后沒有進(jìn)行濾波而形成的電壓頂部不平直的波動電壓。
【背景技術(shù)】
[0002]作為電子行業(yè)的公知常識，一般電子電路需在平直無波動的直流電源下才能正常工作，因此接電網(wǎng)的電子電路的電源在整流后必有大容量電容或大容量電感進(jìn)行濾波，濾成平直無波動的直流才能供給后面的功率電路使用，容量不足或?yàn)V波不良還不行，要求嚴(yán)格的還要加穩(wěn)壓電路。當(dāng)濾波電容的容量發(fā)生變化導(dǎo)致濾波效果降低時(shí)，波動的直流電會使電路產(chǎn)生各種故障，甚至造成電氣元件發(fā)熱爆炸。而由于在電源濾波時(shí)加入大容量電容或大容量電感后會產(chǎn)生無功功率，使產(chǎn)品的功率因數(shù)下降，還會對電網(wǎng)產(chǎn)生難以消除的諧波公害，以至于電廠會要求加裝補(bǔ)償柜進(jìn)行補(bǔ)償。另外大容量電容或大容量電感還有體積大、成本高及電解電容有不耐高溫等毛病。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明提供了一種新型高頻功率開關(guān)電路，該電路不用大容量電容或大容量電感作電源濾波，波動的電壓直接連接高頻功率開關(guān)電路，通過精確測量輸入的電網(wǎng)電壓，控制電路將輸入電壓的波動值與設(shè)定值進(jìn)行比較并以開關(guān)的方式對高頻功率開關(guān)電路進(jìn)行脈寬補(bǔ)償，從而控制高頻功率開關(guān)電路在波動的直流電中正常工作，因沒有電源濾波且功率電路為尚頻開關(guān)方式，故不廣生無功功率，從而達(dá)到提尚性能，降低成本，減小體積的目的。
[0004]本發(fā)明所采用的具體技術(shù)方案如下:
一種沒有無功功率的高頻功率開關(guān)電路，其特征是:所述電路的電網(wǎng)輸入交流電經(jīng)整流后沒有用大容量電容或大容量電感作電源濾波，整流后形成的波動直流電壓直接連接高頻功率開關(guān)電路;所述電路沒有無功功率，不用另加功率因數(shù)補(bǔ)償電路即可達(dá)到功率因數(shù)為I。
[0005]所述電路的輸入交流電分兩路，第一路經(jīng)單獨(dú)輸入電壓檢測電路整流后檢測輸入波動直流電壓的波動值加載到控制電路，該波動值在控制電路內(nèi)與設(shè)定的平直電壓值相比較而產(chǎn)生補(bǔ)償脈沖;第二路經(jīng)第二整流電路整流形成波動的直流電壓后沒有用大容量電容或大容量電感進(jìn)行濾波，直接連接高頻功率開關(guān)電路，再由高頻功率開關(guān)電路來輸出給做功單元;控制電路將補(bǔ)償脈沖疊加在高頻功率開關(guān)電路自身功能要求的控制脈沖上，由補(bǔ)償脈沖對功率電路作高頻率的開關(guān)補(bǔ)償，電壓高則通過補(bǔ)償使脈寬減小，電流減少，電壓低則通過補(bǔ)償使脈寬加大，電流增加。
[0006]所述單獨(dú)輸入電壓檢測電路由第一整流電路和第一電阻分壓采樣電路構(gòu)成，第一整流電路的下半部分與第二整流電路的下半部分共用，所述輸入電壓檢測電路的輸入端輸入電網(wǎng)交流電經(jīng)第一整流電路整流后形成的波動直流電壓，經(jīng)第一電阻分壓采樣電路采樣后輸出端將此波動電壓輸出給控制電路，除此之外單獨(dú)輸入電壓檢測電路不連接其它電路。
[0007]當(dāng)電路的功率較大時(shí)，可在所述第二路整流后直接連接高頻功率開關(guān)電路的線路上并聯(lián)功率電壓檢測電路，由功率電壓檢測電路檢測因負(fù)載的波動而產(chǎn)生的波動值并加載到控制電路，該波動值在控制電路內(nèi)與高頻功率開關(guān)電路自身要求的設(shè)定值相比較而產(chǎn)生第二補(bǔ)償脈沖;控制電路將補(bǔ)償脈沖、第二補(bǔ)償脈沖共同疊加在高頻功率開關(guān)電路自身功能要求的控制脈沖上，由補(bǔ)償脈沖、第二補(bǔ)償脈沖共同對功率電路作高頻率的開關(guān)補(bǔ)償，電壓高則通過補(bǔ)償使脈寬減小，電流減少，電壓低則通過補(bǔ)償使脈寬加大，電流增加。
[0008]所述波動直流電壓的直流波動范圍最佳值不超過30%，其既可以是直流電，即頂部為不平直波動電壓的直流電，也可以是交流電，即上半波是正向波動直流電壓、下半波是負(fù)向波動直流電壓的交流電。所述高頻功率開關(guān)電路是指輸出不直接作功，而給作功單元提供合適能量的高頻開關(guān)電路，如開關(guān)電源，變頻器，LED驅(qū)動器，充電粧，電機(jī)啟動器等。所述作功單元則指電燈，電機(jī)，LED 二極管，儲電池等。
[0009]本發(fā)明的新型高頻功率開關(guān)電路通過精確測量輸入的電網(wǎng)電壓，控制電路將輸入電壓的波動值與設(shè)定值進(jìn)行比較并以開關(guān)的方式對高頻功率開關(guān)電路進(jìn)行脈寬補(bǔ)償，從而控制高頻功率開關(guān)電路在波動的直流電中正常工作，因波動的電壓直接連接高頻功率電路，不用大容量電容或大容量電感作電源濾波，在高頻率的開關(guān)動作下不產(chǎn)生無功功率，不用另加功率因數(shù)補(bǔ)償電路就能使功率因數(shù)為I，在提高產(chǎn)品性能的同時(shí)降低產(chǎn)品體積和成本。
【附圖說明】
[0010]圖1為本發(fā)明的電路結(jié)構(gòu)示意圖。
[0011]圖2為本發(fā)明帶有功率電壓檢測電路時(shí)的電路結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]圖3為本發(fā)明用于電機(jī)變頻器時(shí)的具體電路結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。
[0014]如圖1所示，本發(fā)明的沒有無功功率的高頻功率開關(guān)電路的輸入三相交流電分兩路，第一路連接單獨(dú)輸入電壓檢測電路，輸入電壓檢測電路由第一整流電路和電阻分壓采樣電路組成，第一整流電路采用由二極管D4、D5、D6、D7、D8、D9組成的三相整流橋，電阻分壓采樣電路由電阻Rl、R2、R3、R7構(gòu)成。由輸入電壓檢測電路檢測輸入波動直流電壓的波動值加載到控制電路，該波動值在控制電路內(nèi)與設(shè)定的平直電壓值相比較而產(chǎn)生補(bǔ)償脈沖。第二路經(jīng)第二整流電路整流形成波動的直流電壓后沒有用大容量電容或大容量電感進(jìn)行濾波，直接連接高頻功率開關(guān)電路，再由高頻功率開關(guān)電路來輸出給做功單元，第二整流電路采用由二極管01、02、03、07、08、09組成的三相整流橋，兩個(gè)整流電路的下半部分二極管07、D8、D9共用?？刂齐娐穼⒀a(bǔ)償脈沖疊加在高頻功率開關(guān)電路自身功能要求的控制脈沖上，由補(bǔ)償脈沖對功率電路作高頻率的開關(guān)補(bǔ)償，電壓高則通過補(bǔ)償使脈寬減小，電流減少，電壓低則通過補(bǔ)償使脈寬加大，電流增加。通過這樣的設(shè)置，高頻功率開關(guān)電路在波動的直流電壓下也能正常工作，同時(shí)由于沒有用大容量電容或大容量電感進(jìn)行濾波，高頻功率開關(guān)電路直接作用于電網(wǎng)電壓，高頻率的開關(guān)電路迫使輸入側(cè)電流電壓同相，因此本電路沒有無功功率，不用另加補(bǔ)償就能使功率因數(shù)為I。
[0015]當(dāng)電路的功率較大時(shí)，可在所述第二路整流后直接接高頻功率開關(guān)電路的線路上還并聯(lián)有功率電壓檢測電路，以補(bǔ)償負(fù)載波動對電路造成的影響。如圖2所示，功率電壓檢測電路采用由電阻R4、R5、R6、R8構(gòu)成的電阻分壓采樣電路，由功率電壓檢測電路檢測因負(fù)載的波動而產(chǎn)生的波動值并加載到控制電路，該波動值在控制電路內(nèi)與高頻功率開關(guān)電路自身要求的設(shè)定值相比較而產(chǎn)生第二補(bǔ)償脈沖;控制電路將補(bǔ)償脈沖、第二補(bǔ)償脈沖共同疊加在高頻功率開關(guān)電路自身功能要求的控制脈沖上，由補(bǔ)償脈沖、第二補(bǔ)償脈沖共同對功率電路作高頻率的開關(guān)補(bǔ)償，電壓高則通過補(bǔ)償使脈寬減小，電流減少，電壓低則通過補(bǔ)償使脈寬加大，電流增加。
[0016]本電路應(yīng)用在機(jī)電一體化電機(jī)變頻器電路中時(shí)，如圖3所示，其輸入電壓檢測電路由第一整流電路和電阻分壓采樣電路組成，第一整流電路采用由二極管D4、D5、D6、D7、D8、D9組成的三相整流橋，電阻分壓采樣電路由電阻Rl、R2、R3、R7構(gòu)成，第二整流電路采用由二極管01、02、03、07、08、09組成的三相整流橋，兩個(gè)整流電路的下半部分二極管07、08、09共用。功率電壓檢測電路采用由電阻R4、R5、R6、R8構(gòu)成的電阻分壓采樣電路，控制電路由單片機(jī)或DSP或嵌入式MCU或電機(jī)專用IC和驅(qū)動電路組成，高頻功率開關(guān)電路采用由開關(guān)管Ql、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6組成的開關(guān)矩陣電路，做功單元為電機(jī)。輸入的三相交流電分兩路，第一路經(jīng)第一整流電路整流形成波動的直流電壓后單獨(dú)連接電阻分壓采樣電路，將輸入波動直流電壓的波動值加載到單片機(jī)，該波動值在單片機(jī)內(nèi)與設(shè)定的平直電壓值相比較而產(chǎn)生補(bǔ)償脈沖。第二路經(jīng)第二整流電路整流形成波動的直流電壓后沒有用大容量電容或大容量電感進(jìn)行濾波，直接與開關(guān)管Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6組成的開關(guān)矩陣電路相連接，再由開關(guān)矩陣電路給電機(jī)供電做功。并聯(lián)在第二整流后的輸出電路上的功率電壓檢測電路檢測因負(fù)載的波動而產(chǎn)生的波動值并加載到單片機(jī)或DSP，該波動值在單片機(jī)內(nèi)與變頻器電路自身設(shè)定的電壓值相比較而產(chǎn)生第二補(bǔ)償脈沖。單片機(jī)將補(bǔ)償脈沖與第二補(bǔ)償脈沖共同疊加在變頻器電路的SPffM脈沖或SVPffM脈沖上，經(jīng)01、02、03、04、05、06端口輸出并經(jīng)驅(qū)動電路放大后由開關(guān)管叭、02、03、04、05、06作開關(guān)動作，從而驅(qū)動電機(jī)以不同的轉(zhuǎn)速運(yùn)行。由于沒有大容量的電解電容或電感，變頻器電路的體積很小且耐高溫，因此能放入電機(jī)體內(nèi)成為機(jī)電一體化的變頻電機(jī)，同時(shí)其功率因數(shù)為I，節(jié)能效果顯著。
[0017]上述圖例僅為本發(fā)明的典型實(shí)施例，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種沒有無功功率的高頻功率開關(guān)電路，其特征是:所述電路的電網(wǎng)輸入交流電經(jīng)整流后沒有用大容量電容或大容量電感作電源濾波，整流后形成的波動直流電壓直接連接高頻功率開關(guān)電路;所述電路沒有無功功率，不用另加功率因數(shù)補(bǔ)償電路即可達(dá)到功率因數(shù)為I。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高頻功率開關(guān)電路，其特征是:所述電路的輸入交流電分兩路，第一路經(jīng)單獨(dú)輸入電壓檢測電路整流后檢測輸入波動直流電壓的波動值加載到控制電路，該波動值在控制電路內(nèi)與設(shè)定的平直電壓值相比較而產(chǎn)生補(bǔ)償脈沖；第二路經(jīng)第二整流電路整流形成波動的直流電壓后沒有用大容量電容或大容量電感進(jìn)行濾波，直接連接高頻功率開關(guān)電路，再由高頻功率開關(guān)電路來輸出給做功單元;控制電路將補(bǔ)償脈沖疊加在高頻功率開關(guān)電路自身功能要求的控制脈沖上，由補(bǔ)償脈沖對功率電路作高頻率的開關(guān)補(bǔ)償，電壓高則通過補(bǔ)償使脈寬減小，電流減少，電壓低則通過補(bǔ)償使脈寬加大，電流增加。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高頻功率開關(guān)電路，其特征是:所述單獨(dú)輸入電壓檢測電路由第一整流電路和電阻分壓采樣電路組成，第一整流電路的下半部分與第二整流電路的下半部分共用，輸入電網(wǎng)交流電經(jīng)整流電路整流后形成的波動直流電壓，經(jīng)電阻分壓采樣電路采樣后由輸出端將此波動電壓輸出給控制電路，除此之外單獨(dú)輸入電壓檢測電路不連接其它電路。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高頻功率開關(guān)電路，其特征是:在所述第二路整流后直接連接尚頻功率開關(guān)電路上并聯(lián)有功率電壓檢測電路，由功率電壓檢測電路檢測因負(fù)載的波動而產(chǎn)生的波動值并加載到控制電路，該波動值在控制電路內(nèi)與高頻功率開關(guān)電路自身要求的設(shè)定值相比較而產(chǎn)生第二補(bǔ)償脈沖;控制電路將補(bǔ)償脈沖、第二補(bǔ)償脈沖共同疊加在高頻功率開關(guān)電路自身功能要求的控制脈沖上，由補(bǔ)償脈沖、第二補(bǔ)償脈沖共同對功率電路作高頻率的開關(guān)補(bǔ)償，電壓高則通過補(bǔ)償使脈寬減小，電流減少，電壓低則通過補(bǔ)償使脈寬加大，電流增加。5.—種由權(quán)利要求1?4任一項(xiàng)所述的高頻功率開關(guān)電路構(gòu)成的電機(jī)變頻器電路，其特征是:所述電機(jī)變頻器電路放入電機(jī)內(nèi)形成機(jī)電一體化電機(jī)，且電路沒有無功功率。
【文檔編號】H02P23/26GK106026690SQ201610603867
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年7月28日
【發(fā)明人】李欣建
【申請人】李欣建