[發明專利]一種緩沖交換式降壓斬波系統

無效

• 申請號: 201010153458.2
• 申請日: 2010-04-23
• 公開（公告）號: CN101807854A
• 公開（公告）日: 2010-08-18
• 發明（設計）人: 張偉;黃煒;周少軍;李勇周
• 申請（專利權）人: 張偉
• 主分類號: H02M3/145
• 分類號: H02M3/145
• 代理公司: 長沙新裕知識產權代理有限公司 43210
• 代理人: 黃洪

技術領域

本發明涉及一種直-直轉換技術，特別是涉及一種利用儲能器進行直-直轉換的緩沖交換式降壓斬波系統。

背景技術

直流斬波技術在開關穩壓電源、電機調速等多種電力電子領域具有重要的應用。其技術核心是以脈沖調制PWM技術為基礎，并通過占空比可變的開關脈沖驅動功率半導體電力電子元件比如MOSFET、IGBT等元件，使供電電源到負載的供電回路工作在開關狀態，同時通過有源濾波或無源濾波技術，將開關脈沖變化成較平穩的波形，再向負載供電。通過調解PWM脈沖的占空比，可以達到輸出電流、電壓可調的目的，從而實現輸出功率的調解。

為了滿足現代電子設備對電源精度電流、電壓等的進一步要求，及電源小型化，功率密度不斷提高的趨勢，功率半導體開關元件的工作頻率不斷上升，斬波電路的斬波頻率也不斷提高，目前可達數百K。開關頻率的增加，為濾波電感的減小，提供了直接的可能。更使以斬波技術為基礎的電源系統的可調節度進一步增加。但同時也帶來另一方面的問題，即目前的某些功率半導體器件，比如IGBT，并不純粹工作在開關狀態，每次在驅動開關脈沖的驅動下進行狀態轉變時，都無可避免地會經過功率管的線性區，雖然時間極短納秒級，但總會做功發熱，如果開關頻率比較高，則斬波系統事實上存在較大的自身功耗。事實上，開關功率半導體器件工作在開的狀態其自身功耗很低，功率損耗主要源自開、關狀態的切換，因此，如果能降低斬波系統的工作頻率，器件自身的功率損耗勢必降低，但同時又帶來另外的問題及在電源可調節能力降低的同時，用來進行濾波的電感器會隨之增大，因此斬波系統的小型化、功率密度的提高與自身功耗的降低事實是存在的矛盾。當然隨著現代半導體技術的發展，功率半導體器件的開關速度已經極大地提高，這使這一現實矛盾得到一定程度的緩解。

根據以上多斬波系統基本原理及功耗問題的分析，如果通過一定的技術途徑首先對待斬波的直流源進行一次變換，使之較目標輸出有較小的偏差，然后在經過二次斬波變換，則可以降低斬波系統的開關頻率，有效降低功率器件自身的功耗，則斬波系統中存在的矛盾可以得到有效解決。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術中的不足，提供一種借助于大容量、高性能的儲能部件首先進行能量的緩沖，即通過將待斬波直流源的電能首先緩沖在高性能儲能部件的內部完成一次變換，然后再將高性能儲能部件作為中間直流源對外部負載通過斬波系統供電，完成第二次變換的緩沖交換式降壓斬波系統。

本發明的目的通過下述技術方案予以實現：包括直流源和負載的正極端口，所述直流源至少為一個，所述負載的正極端口至少為一個；所述直流源和負載的正極端口之間順序連接緩沖開關陣列、以儲能器為主組成的儲能器直-直轉換單元和交換開關陣列；所述緩沖開關陣列和交換開關陣列與驅動模塊電連接；所述驅動模塊與CPU及存貯器電連接；所述CPU及存貯器還設置負載檢測單元和儲能檢測單元；所述負載檢測單元電連接負載的正極端口；所述儲能檢測單元電連接儲能器直-直轉換單元中的儲能器。

所述負載的正極端口之前設置濾波電路。

所述儲能器直-直轉換單元至少包括兩個獨立的能夠實現交替充電和放電工作的并聯結構的儲能器，所有儲能器并聯在緩沖開關陣列和交換開關陣列之間，每個儲能器都與儲能檢測單元電連接。

所述儲能器直-直轉換單元至少有兩組由儲能器與開關相間串聯的降壓組件，所述降壓組件中的儲能器至少為兩個，它們之間通過開關連接；所有開關構成開關陣列，所有降壓組件并聯在緩沖開關陣列和交換開關陣列之間，每個儲能器都與儲能檢測單元電連接，開關陣列與驅動模塊電連接。

與現有技術相比，本發明具有以下優點：可以大幅度降低斬波系統的開關頻率，有效降低斬波系統的功耗，提高斬波系統的效率，過載能力強；適合于直直降壓轉換的裝置和設備使用。

附圖說明

圖1為本發明的電氣原理框圖；

圖2為本發明實施例1的電氣原理框圖；

圖3為本發明實施例2的電氣原理框圖；

圖4為本發明實施例3的電氣原理框圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明：