[发明专利]绿色功率变换器

说明书

本发明涉及一种功率变换器。 

背景技术

传统功率变换采用脉宽调制PWM技术，电路复杂，调整困难，所有功率器件都工作在高频范围，产生强烈的EMI干扰，使得电网输出的正弦波电压严重畸变，是电力电网的最大污染源，如果没有传统功率变换器，则电力电网世界将是一片蓝天，除了用电设备的投入或断开，再也没有其他污染源。 

传统功率变换的全部输入功率，必须经过功率变换才能成为输出功率，所有变换的功率必须通过磁芯变压器，才能到达输出端；输入功率进行传统功率变换，意味着设备的成本、体积、重量、功耗的更多投入和付出，变换的功率经过磁芯变压器，意味着电功率的损耗。 

传统功率变换器整机效率85％左右，功率因数PFC60％左右，效率低是进行传统功率变换的必然结果，功率因数低说明污染的严重程度，事实说明，传统功率变换器功耗大、效率低、不环保、不安全。 

发明内容

要保证电力电网免受污染，就不能进行传统功率变换，不进行传统功率变换，就没有电脑，没有电视，甚至也没有路灯，则我们的世界将会变得灰暗。现代社会文明进步，多姿多彩，不进行功率变换，是不可能的，于是，我们牺牲电力电网世界的一片蓝天，来换取现代社会的多姿多彩。本发明的目的是：既要保持现代社会的文明进步和多姿多彩，又要还电力电网世界的一片蓝天，即既要进行功率变换，又不对电力电网产生污染，而变换效率可达98％以上。 

本发明由三种基本电路SBP-A、SBP-B、SBP-C组成，三种基本电路都由对称基元SBP(Symmetry BasicPrimitive)组成，三种基本电路结合幅高调制AHM(Amplitude High Modulate)和动态整流DR(Dynamicrectification)，可以独立或相互配合完成已知的和潜在的各种功率变换。 

本发明免除了传统功率变换器中的脉宽调制PWM技术，主电路无高频工作的功率器件，不产生EMI干扰，同时采用了对称基元SBP、幅高调制AHM和动态整流DR技术，只需把输入功率中的很小一部份进行传统功率变换，就可以获得全部输出功率，即输出功率的绝大部份既不必进行传统功率变换，也不必通过磁芯变压器，输入的交流电压不必整流滤波，无大电感、大电容，因此功率因数为1，而总谐波畸变THD为零；变压器付边采用动态整流，可以获得直流电路，也可以获得交流电压，整机的电路复杂性、功率损耗和故障率都大为降低。 

本发明可以取代传统功率变换器在所有领域的应用，应用范围仅限于各人的想象空间和理解能力，其中包括： 

就传统功率变换器而论，有交-交、交-直、直-交、直-直四大类，每大类功率变换器的电路拓朴完全不同，就算同一大类功率变换器，如直-直功率变换器，就有单端、半桥、推挽、全桥、正激、反激等多种拓朴形式；本发明应对于上述四大类功率变换器，进而应对于每一大类功率变换器中的各种电路拓朴，只一种电路形式，就是对称基元，或者说是由对称基元组成的三种基本电路。 

在传统功率变换器中，无论是单端电路还是桥式电路，也无论工作波形的占空比是多少，如果变压器中没有直流流过，则变压器原边、付边中脉冲方波的面积，总是关于时间轴为对称的，这里脉冲方波的面积，意味着其中所包含的电压、电流或电功率。正激变换器整流的意义在于把时间轴上方的面积传送到负载，丢弃下方的面积；反激变换器整流的意义在于把时间轴下方的面积传送到负载，丢弃上方的面积；桥式变换器整流的意义在于把两个付边绕组中时间轴上方的面积传送到负载，丢弃下方的面积，这里的“丢弃”意味着功率损耗和电路复杂性的增加，以及效率的降低。 

本发明整流的意义在于，亦即动态整流DR的意义在于：把传送到变压器中的全部电压、电流或电功率，无论是处在时间轴上方的面积，还是处在时间轴下方的面积，都传送到负载。 

附图说明

图1，A型对称基元(SBPA)； 

图2，B型对称基元(SBPB)； 

图3，A型基本电路SBP-A； 

图4，B型基本电路SBP-B 

图5，C型基本电路SBP-C 

图6，高频驱动信号发生器VDvrh； 

图7，同步驱动信号发生器VDvrs； 

图8，信号变换电路SPrs； 

图9，A型动态整流电路RectA； 

图10，B型动态整流电路RectB； 

图11，C型、D型动态整流电路RectC、RectD； 

图12，幅高调制AHM原理电路图；