CN212909357U - 一种级联式直流电源恒流输出电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于恒流输出控制领域，尤其涉及一种级联式直流电源恒流输出电路，该电路包括两个并联的三相不控整流电路，与电源连接，每个所述三相不控整流电路的输出端并联一电容将三相电源转化为直流电，通过电容的两端连接有单相逆变电路将直流电逆变为交流电；单相逆变电路的输出端连接变压器进行电气隔离后接入一单相不控整流电路，在单相不控整流电路的输出端连接电压采样电路，采集输出电压并向一单片机传递信号，其中一路单相逆变电路连接调制电路，在调制电路的一端连接载波发生器，另一端连接单片机，本实用新型电路结构的设置可以降低元器件自身的误差带来的影响，使输出电压均衡，达到保护电路的目的。
Description
技术领域
本实用新型属于恒流输出控制领域，尤其涉及一种级联式直流电源恒流输出电路。
背景技术
传统的全桥式变换器电路工作时，使用可控功率器件作为开关器件，通过控制FETD1和FETD4或FETD2和FETD3同时开通或关断，使产生的电压波形为交流方波，然后经过变压整流后输出直流电压。开关管通过反并联二极管的形式为无功功率提供反馈通道，通过控制开关器件开通和关断的占空比就可实现控制逆变输出电压。这种电路特点是虽然变压器得到充分利用，但是变压器一次侧是含直流成分的交流输入电压，且原边存在电压短路的可能性。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种级联式直流电源恒流输出电路，降低元器件自身的误差带来的影响，使输出电压均衡。
本实用新型是这样实现的，一种级联式直流电源恒流输出电路，包括两个并联的三相不控整流电路，与输出的电源连接，所述三相不控整流电路的输出端并联一电容将三相电源转化为直流电，通过电容的两端连接有单相逆变电路将直流电逆变为交流电；单相逆变电路的输出端连接变压器进行电气隔离后接入一单相不控整流电路，在单相不控整流电路的输出端连接电压采样电路，采集输出电压并向一单片机传递信号，其中一路单相逆变电路连接调制电路，在调制电路的一端连接载波发生器，另一端连接单片机，以其中一个作为基准电压进行比较，通过单片机和载波发生器向调制电路发送信号，对单向逆变电路进行调制，使两电路的输出电压一致。
进一步地，两个三相不控整流电路包括三组二极管组，每组包括两个串联的二极管，每组与电源的一相相连。
进一步地，所述单相逆变电路，包括两组晶闸管组，每组均包括两个串联的晶闸管，两组晶闸管组的中间的引线与变压器的一次侧连接。
进一步地，所述单相不控整流电路与变压器的二次侧连接，包括四个二极管组成的两组二极管组，每组包括两个串联的二极管。
进一步地，单相不控整流电路与电压采样电路之间连接一滤波电容。
进一步地，一路单相不控整流电路与电压采样电路之间还连接一串联有开关的第二滤波电容。
进一步地，两个单相不控整流电路之间连接负载。
进一步地，所述单片机的型号为：STM32F103ZET6。
进一步地，所述电压采样电路使用型号为TBV5/25A电压传感器。
本实用新型与现有技术相比，有益效果在于：本实用新型电路结构的设置可以降低元器件自身的误差带来的影响，使输出电压均衡，达到保护电路的目的。
附图说明
图1是本实用新型实施例提供的电路结构示意图；
图2是本实用新型实施例提供的电压采集电路的结构示意图。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
参见图1所示，一种级联式直流电源恒流输出电路，包括两个并联的三相不控整流电路，与输出的电源连接，所述三相不控整流电路的输出端并联一电容将三相电源转化为直流电，通过电容的两端连接有单相逆变电路将直流电逆变为交流电；单相逆变电路的输出端连接变压器进行电气隔离后接入一单相不控整流电路，在单相不控整流电路的输出端连接电压采样电路，采集输出电压并向一单片机传递信号，其中一路单相逆变电路连接调制电路，在调制电路的一端连接载波发生器，另一端连接单片机，以其中一个作为基准电压进行比较，通过单片机和载波发生器向调制电路发送信号，对单向逆变电路进行调制，使两电路的输出电压一致。
其中，两个三相不控整流电路包括三组二极管组，每组包括两个串联的二极管，每组与电源的一相相连。参见图1所示，其中一组三相不控整流电路包括6个二极管(D1～D6)，组成三组二极管组。另一组三相不控整流电路包括6个二极管(D11～D16)，组成三组二极管组。两个三相不控整流电路，为并联关系。
当电源输出电压比二极管导通电压Ud高会使上下桥臂中某一对二极管导通，交流侧母线电压中最大的项就等于负载两端直流电压值。当电源输出电压比二极管导通电压Ud小会使得电路中所有的二极管停止导通，电容C1或电容C2会通过向负载放电的方式形成回路来消耗能量。此电路作用在于将三相电源转化为直流电。
单相逆变电路，包括两组晶闸管组，每组均包括两个串联的晶闸管，两组晶闸管组的中间的引线与变压器的一次侧连接。参见图1所示，由晶闸管(FETD1～FETD4)组成一路单相逆变电路，与二极管(D1～D6)组成的三相不控整流电路串联(晶闸管FETD5～FETD8组成一路单相逆变电路，与二极管(D11～D16)组成的另一路三相不控整流电路串联)，将直流电逆变为交流电。
两路所述单相不控整流电路与变压器的二次侧连接，包括四个二极管组成的两组二极管组，每组包括两个串联的二极管。一路单相不控整流电路包括二极管(D7～D10)，一路包括二极管(D17～D20)
单相不控整流电路与电压采样电路之间连接一第一滤波电容(C3、C4)。
一路单相不控整流电路与电压采样电路之间还连接一串联有开关K的第二滤波电容C5。
两个单相不控整流电路之间连接负载。两个整流电路串联连接，整体电路形成并联输入串联输出的形式。分别在两路单相不控整流电路的输出端连接电压采样电路，采集输出电压并向单片机传递信号，以其中一个作为基准电压进行比较，通过单片机和载波发生器向调制电路发送信号，对逆变电路中的晶闸管进行调制，使两个单相整流电路的输出电压一致。单片机的型号为：STM32F103ZET6。参见图2所示，电压采样电路使用型号为TBV5/25A电压传感器。
本新型电路的工作原理。
三相交流输入经三相整流、滤波、逆变、变压、整流滤波后输出至负载两端，同时经过电流电压反馈双闭环实现恒流均压输出。设置负载电阻R是纯阻性。该拓扑结构的电源工作原理如下：
三相电源输入，当某对二极管导通后整流输出，输出电压值即为其交流侧线电压中最大值。若二极管都不导通，则电容立即给负载电阻放电来消耗能量使得输出电压下降。
电压型全桥逆变电路以四个独立的开关器件并联二极管的组合构成双路桥臂，每个桥臂引导高频电力变压器励磁并进行能量转换。在此逆变电路中，把其对角的开关器件各自作为一对，则在某对功率开关器件导通时，另一对则停止运行，当晶闸管FETD2和晶闸管FETD3的两端支持输入电压时，全桥桥变换器获得高频一侧的高频方波交流电压，在经变压器降低电压后，再经过整流器转换成直流方波，然后通过电感和电容滤波后输出，从而在负载上得到直流电压。二极管D1、二极管D4或二极管D2、二极管D3桥臂停止循环导通后，每一次都不导通的持续时间约为2％，这防止桥臂直接导通使开关器件损坏。
在控制电路中，当负载电阻发生改变时，通过对负载电流采样，经单片机实现改变控制上半部分逆变电路中的功率开关器件的pwm脉冲占空比，使输出电压随负载的变化而线性变化实现恒流输出；对上下两部分的输出电压分别进行采样，经单片机实现改变控制下半部分逆变电路中的功率开关器件的pwm脉冲占空比，保持下半部分与上半部分输出电压相同，实现均压输出。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种级联式直流电源恒流输出电路，其特征在于，该电路包括两个并联的三相不控整流电路，与电源连接，每个所述三相不控整流电路的输出端并联一电容将三相电源转化为直流电，通过电容的两端连接有单相逆变电路将直流电逆变为交流电；单相逆变电路的输出端连接变压器进行电气隔离后接入一单相不控整流电路，在单相不控整流电路的输出端连接电压采样电路，采集输出电压并向一单片机传递信号，其中一路单相逆变电路连接调制电路，在调制电路的一端连接载波发生器，另一端连接单片机，以其中一个作为基准电压进行比较，通过单片机和载波发生器向调制电路发送信号，对单向逆变电路进行调制，使两电路的输出电压一致。
2.按照权利要求1所述的电路，其特征在于，两个三相不控整流电路包括三组二极管组，每组包括两个串联的二极管，每组与电源的一相相连。
3.按照权利要求1所述的电路，其特征在于，所述单相逆变电路，包括两组晶闸管组，每组均包括两个串联的晶闸管，两组晶闸管组的中间的引线与变压器的一次侧连接。
4.按照权利要求1所述的电路，其特征在于，所述单相不控整流电路与变压器的二次侧连接，包括四个二极管组成的两组二极管组，每组包括两个串联的二极管。
5.按照权利要求1所述的电路，其特征在于，单相不控整流电路与电压采样电路之间连接一第一滤波电容。
6.按照权利要求5所述的电路，其特征在于，一路单相不控整流电路与电压采样电路之间还连接一串联有开关的第二滤波电容。
7.按照权利要求1所述的电路，其特征在于，两个单相不控整流电路之间连接负载。
8.按照权利要求1所述的电路，其特征在于，所述单片机的型号为：STM32F103ZET6。
9.按照权利要求1所述的电路，其特征在于，所述电压采样电路使用型号为TBV5/25A电压传感器。
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| CN114499216A (zh) * | 2022-04-13 | 2022-05-13 | 国网智能电网研究院有限公司 | 一种电压调节电源 |
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