一種適用于脈沖功率電流紋波抑制的有源濾波器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于有源濾波技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種實(shí)現(xiàn)脈沖功率電流紋波抑制的有源濾波。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)無(wú)源濾波器的輸入濾波方式為達(dá)到所規(guī)定的輸入電流脈動(dòng)范圍，所需輸入濾波器參數(shù)過(guò)大，會(huì)導(dǎo)致變換器整體效率下降、動(dòng)態(tài)響應(yīng)變差等嚴(yán)重問(wèn)題。因此，綜合體積、質(zhì)量、成本及電性指標(biāo)等各方面因素，應(yīng)采用基于雙向功率變換器的有源濾波器的方案。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種適用于脈沖功率電流紋波抑制的有源濾波器，通過(guò)控制脈沖功率變換器及雙向功率變換器的工作方式以實(shí)現(xiàn)對(duì)脈沖功率電流紋波的有效抑制。
[0004]本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0005]—種適用于脈沖功率電流紋波抑制的有源濾波器，其包括無(wú)源濾波器、脈沖功率變換器、雙向功率變換器及有源濾波儲(chǔ)能電容;所述有源濾波器通過(guò)控制脈沖功率變換器及雙向功率變換器的工作方式以實(shí)現(xiàn)對(duì)脈沖功率電流紋波的有效抑制。
[0006]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述無(wú)源濾波器為L(zhǎng)C濾波器，包括電感La及電容Ca，其中，電感La的一端連輸入端，La的另一端連接電容Ca的一端，Ca的另一端接地。
[0007]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，開(kāi)關(guān)管是高頻開(kāi)關(guān)器件，優(yōu)選MOSFET管。
[0008]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述脈沖功率變換器由開(kāi)關(guān)管SA、二極管D、電感Lb及電容Cb組成;其中，Sa的漏極與La的另一端相連，Sa的源極與二極管D的負(fù)極相連，二極管的D的正極接地，Lb的一端與二極管D的負(fù)極相連，Lb的另一端連接電容Cb的一端，Cb的另一端接地。
[0009]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述雙向功率變換器由開(kāi)關(guān)管SB、SC以及電感Lc組成，有源濾波儲(chǔ)能電容為Cc。其中，Sb的漏極與La的另一端相連，Sb的源極與&的漏極相連，Sc的源極接地，U的一端與Sc的漏極相連，k的另一端連接(^的一端，Ca的另一端接地。
[0010]當(dāng)脈沖負(fù)載到來(lái)時(shí)，脈沖功率變換器第一時(shí)間將儲(chǔ)存在無(wú)源濾波器電容上的能量傳輸至負(fù)載端，此時(shí)電容電壓的跌落觸發(fā)雙向功率變換器的工作，通過(guò)雙向變換器將有源濾波儲(chǔ)能電容上的能量迅速補(bǔ)充至無(wú)源濾波器的電容上以避免由脈沖負(fù)載帶來(lái)的電壓跌落;當(dāng)脈沖負(fù)載結(jié)束時(shí)，由于輸出電流近乎為零，輸入無(wú)源濾波器電感上的續(xù)流電流會(huì)引起無(wú)源濾波器的電容電壓升高，此時(shí)雙向功率變換器可將電感續(xù)流能量回充至有源濾波儲(chǔ)能電容上，在維持變換器總輸入電流脈動(dòng)較低的同時(shí)保證有源濾波儲(chǔ)能電容具有提供下一周期脈沖功率的能量。
[0011 ]本發(fā)明的有源濾波方式對(duì)于脈沖型功率的電流紋波抑制，具有十分重要的意義。該有源濾波器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)調(diào)節(jié)靈活，具有較強(qiáng)的實(shí)用性。
【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1是本發(fā)明的電路原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0014]如附圖1所示，本發(fā)明的適用于脈沖功率電流紋波抑制的有源濾波器包括無(wú)源濾波器、脈沖功率變換器、雙向功率變換器及有源濾波儲(chǔ)能電容。所述有源濾波器通過(guò)控制脈沖功率變換器及雙向功率變換器的工作方式以實(shí)現(xiàn)對(duì)脈沖功率電流紋波的有效抑制。
[0015]所述無(wú)源濾波器為L(zhǎng)C濾波器，包括電感La及電容Ca，其中，電感La的一端連輸入端，La的另一端連接電容Ca的一端，Ca的另一端接地。所述脈沖功率變換器由開(kāi)關(guān)管SA、二極管D、電感Lb及電容Cb組成;其中，Sa的漏極與La的另一端相連，Sa的源極與二極管D的負(fù)極相連，二極管的D的正極接地，Lb的一端與二極管D的負(fù)極相連，Lb的另一端連接電容Cb的一端，Cb的另一端接地。
[0016]脈沖負(fù)載能量主要由脈沖功率變換器提供，由于變換器輸入電流不連續(xù)，因此需配合無(wú)源濾波器以降低輸入電流紋波。當(dāng)負(fù)載為低重復(fù)頻率的脈沖型負(fù)載時(shí)，若只采用無(wú)源濾波器與脈沖變換器的方案難以實(shí)現(xiàn)總輸入電流變化量較小的要求。此時(shí)需加入有源濾波儲(chǔ)能電容和雙向功率變換器才能保證輸入電流的平整度。所述雙向功率變換器由開(kāi)關(guān)管Sb、Sc以及電感Lc組成，有源濾波儲(chǔ)能電容為Ce。其中，Sb的漏極與La的另一端相連，Sb的源極與Sc的漏極相連，Sc的源極接地，U的一端與Sc的漏極相連，U的另一端連接Ce的一端，Ca的另一端接地。
[0017]開(kāi)關(guān)管可以是MOSFET管，也可以是晶體三極管。
[0018]工作原理如下:當(dāng)脈沖負(fù)載到來(lái)時(shí)，脈沖功率變換器第一時(shí)間將儲(chǔ)存在無(wú)源濾波器電容上的能量傳輸至負(fù)載端。此時(shí)電容電壓的跌落觸發(fā)雙向功率變換器的工作，通過(guò)雙向變換器將有源濾波儲(chǔ)能電容上的能量迅速補(bǔ)充至無(wú)源濾波器的電容上以避免由脈沖負(fù)載帶來(lái)的電壓跌落(即避免脈沖負(fù)載引起輸入電流躍升)。當(dāng)脈沖負(fù)載結(jié)束時(shí)，由于輸出電流近乎為零，輸入無(wú)源濾波器電感上的續(xù)流電流會(huì)引起無(wú)源濾波器的電容電壓升高。此時(shí)，雙向功率變換器可將電感續(xù)流能量回充至有源濾波儲(chǔ)能電容上，在維持變換器總輸入電流脈動(dòng)較低的同時(shí)保證有源濾波儲(chǔ)能電容具有提供下一周期脈沖功率的能量。
[0019]以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，不能認(rèn)定本發(fā)明的具體實(shí)施只局限于這些說(shuō)明。對(duì)于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡(jiǎn)單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種適用于脈沖功率電流紋波抑制的有源濾波器，其特征在于:所述有源濾波器包括無(wú)源濾波器、脈沖功率變換器、雙向功率變換器及有源濾波儲(chǔ)能電容;所述無(wú)源濾波器為L(zhǎng)C濾波器，所述脈沖功率變換器由開(kāi)關(guān)管SA、二極管D、電感Lb及電容Cb組成，所述雙向功率變換器由開(kāi)關(guān)管SB、SC以及電感Lc組成，有源濾波儲(chǔ)能電容為Ce所述有源濾波器;通過(guò)控制脈沖功率變換器及雙向功率變換器的工作方式以實(shí)現(xiàn)對(duì)脈沖功率電流紋波的有效抑制。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有源濾波器，其特征在于:開(kāi)關(guān)管是高頻開(kāi)關(guān)器件。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的有源濾波器，其特征在于:開(kāi)關(guān)管是MOSFET管。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有源濾波器，其特征在于:所述無(wú)源濾波器包括電感La及電容Ca，其中，電感La的一端連輸入端，La的另一端連接電容Ca的一端，Ca的另一端接地。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的有源濾波器，其特征在于:所述脈沖功率變換器的Sa的漏極與La的另一端相連，Sa的源極與二極管D的負(fù)極相連，二極管的D的正極接地，Lb的一端與二極管D的負(fù)極相連，Lb的另一端連接電容C B的一端，Cb的另一端接地。6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的有源濾波器，其特征在于:所述雙向功率變換器的Sb的漏極與La的另一端相連，Sb的源極與Sc的漏極相連，Sc的源極接地，U的一端與Sc的漏極相連，Lc的另一端連接Ce的一端，Ca的另一端接地。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有源濾波器，其特征在于:當(dāng)脈沖負(fù)載到來(lái)時(shí)，脈沖功率變換器第一時(shí)間將儲(chǔ)存在無(wú)源濾波器電容上的能量傳輸至負(fù)載端，此時(shí)電容電壓的跌落觸發(fā)雙向功率變換器的工作，通過(guò)雙向變換器將有源濾波儲(chǔ)能電容上的能量迅速補(bǔ)充至無(wú)源濾波器的電容上以避免由脈沖負(fù)載帶來(lái)的電壓跌落；當(dāng)脈沖負(fù)載結(jié)束時(shí)，由于輸出電流近乎為零，輸入無(wú)源濾波器電感上的續(xù)流電流會(huì)引起無(wú)源濾波器的電容電壓升高，此時(shí)雙向功率變換器可將電感續(xù)流能量回充至有源濾波儲(chǔ)能電容上，在維持變換器總輸入電流脈動(dòng)較低的同時(shí)保證有源濾波儲(chǔ)能電容具有提供下一周期脈沖功率的能量。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種適用于脈沖功率電流紋波抑制的有源濾波器，其中包括無(wú)源濾波器、脈沖功率變換器、雙向功率變換器及有源濾波儲(chǔ)能電容。其中無(wú)源濾波器由電感和電容組成，脈沖功率變換器包括一個(gè)開(kāi)關(guān)管、一個(gè)二極管、一個(gè)電感和一個(gè)電容，雙向功率變換器包括兩個(gè)開(kāi)關(guān)管和一個(gè)電感，有源濾波儲(chǔ)能電容則由電容組成。通過(guò)控制脈沖功率變換器及雙向功率變換器的工作方式以實(shí)現(xiàn)對(duì)脈沖功率電流紋波的有效抑制。該有源濾波器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)調(diào)節(jié)靈活，具有較強(qiáng)的實(shí)用性。
【IPC分類】H02M1/14
【公開(kāi)號(hào)】CN105515356
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610033739
【發(fā)明人】張東來(lái), 谷雨
【申請(qǐng)人】哈爾濱工業(yè)大學(xué)深圳研究生院
【公開(kāi)日】2016年4月20日
【申請(qǐng)日】2016年1月19日