[發(fā)明專利]自動保護的高效率XC/DC電源轉換電路

無效

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• 申請日: 2012-11-30
• 公開（公告）號: CN103855979A
• 公開（公告）日: 2014-06-11
• 發(fā)明（設計）人: 胡家培;胡民海
• 申請（專利權）人: 西安智海電力科技有限公司
• 主分類號: H02M1/088
• 分類號: H02M1/088;H02M1/32
• 代理公司: 西安智邦專利商標代理有限公司 61211
• 代理人: 陳廣民

技術領域

本發(fā)明涉及一種電源轉換電路，屬于電源轉換技術領域。

背景技術

近年來，光伏發(fā)電、風力發(fā)電、蓄電池供電等交流低壓、直流低壓供電的可再生新能源系統(tǒng)被廣泛使用，提高低壓新能源供電系統(tǒng)的供電效率、供電質(zhì)量、供電可靠性勢在必行。

目前本領域公知電源轉換基本采用：

1、交流（AC）輸入，采用全波整流器把輸入交流（AC）電源整流為直流（DC）電源,再進行DC/DC轉換為直流（DC）輸出。此種方案解決了較高輸入電壓交流電源和小功率電源的轉換問題。但在低電壓交流電源輸入和大功率電源轉換時，因為AC/DC整流電路的電壓降較高，而產(chǎn)生很高的功耗，使電源轉換器轉換效率很低。

2、直流（DC）輸入，直接進行DC/DC轉換為直流（DC）輸出。此種方案解決了固定設備供電問題。但使用可靠性較低，尤其是在移動性設備，經(jīng)常需要重新連接輸入電源的設備，一旦出現(xiàn)電源極性接反的情況，就會產(chǎn)生輸入短路事故。因此一些要求可靠性較高的設備，在轉換器輸入端加入直流定向整流電路。在低電壓直電源輸入和大功率電源轉換時，因為直流識別定向整流電路的電壓降較高，而產(chǎn)生很高的功耗，使電源轉換器轉換效率很低。

3、為了提高低壓供電效率、降低線路電流一般采用升壓式（BOOST）直流（DC）供電方式。升壓式（BOOST）直流（DC）供電當輸出產(chǎn)生短路故障，輸出電壓低于輸入電壓時BOOST電路功能失效，輸入電源直接對負載短路，大電流（大功率）系統(tǒng)短路保護控制難度很大。

以常規(guī)整流（識別定向）電路在輸入為低壓新能源電源為例進行說明，輸入電壓Ui=10V(AC、DC），輸入電流Ii=20A，輸入功率Pi=10×20=200W，整流（識別定向）電路壓降Ud=2V，整流（識別定向）電路耗為：Pd=2×20=40W，輸出功率Po=200-40=160W，其整流（識別定向）效率為：E=160/200=0.8，由此可見常規(guī)整流（識別定向）電路在輸入為低壓新能源電源時，功耗很大，效率很低。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種自動保護的高效率XC/DC電源轉換電路，主要解決了現(xiàn)有低壓新能源電源轉換器功耗高、效率低、可靠性差的問題。

本發(fā)明的具體技術解決方案如下：

該自動保護的高效率XC/DC電源轉換電路，包括輸入電源，所述輸入電源的輸出端分別與續(xù)流電感的輸入端和輸入電流采樣電路的輸入端連接，續(xù)流電感的輸出端與VMOS開關電路的輸入端連接，VMOS開關電路的輸入端還與控制電路的輸出端連接，VMOS開關電路的輸出端依次通過反向隔離電路、儲能濾波電路和輸出保護電路與負載連接；

所述控制電路包括調(diào)寬式脈沖控制電路、驅動信號合成電路、VMOS開關驅動電路和續(xù)流電壓采樣電路，調(diào)寬式脈沖控制電路的輸入端分別與輸入電流采樣電路的輸出端和輸出電流采樣電路的輸出端連接，調(diào)寬式脈沖控制電路的輸出端與驅動信號合成電路的輸入端連接，驅動信號合成電路的輸入端還與續(xù)流電壓采樣電路的輸出端連接，驅動信號合成電路的輸出端通過VMOS開關驅動電路與VMOS開關電路的輸入端連接，續(xù)流電壓采樣電路的輸入端與VMOS開關電路的輸出端連接；所述輸出電流采樣電路的輸入端與儲能濾波電路的輸出端連接；

所述續(xù)流電感包括兩個差模對稱電感，兩個差模對稱電感分別設置在輸入電源輸出端的正端和負端上；所述調(diào)寬式脈沖控制電路為半橋式PWM控制器，PWM控制器的兩個輸出端Ao、Bo分別接至驅動信號合成電路的一組輸入端，所述反向隔離電路由與所述VMOS開關電路同步整流的VMOS管組構成，由所述驅動信號合成電路經(jīng)續(xù)流驅動電路同步驅動；

所述輸出保護電路包括基準電壓源、比較器A、比較器B、三極管N1和穩(wěn)壓管Z5；該輸出安全控制電路的輸入端接BOOST直流輸出電壓，輸出端接負載，所述輸入端和輸出端所在的主回路上串聯(lián)設置有VMOS管M5和限流電阻R24，其中，VMOS管M5的基極經(jīng)三極管N1接至所述輸出端的負端，三極管N1的基極接至所述基準電壓源；所述輸出端并聯(lián)有一個濾波電容和一個反饋支路，該反饋支路上依次串聯(lián)有分壓電阻R14和RC電路；

比較器A的正相輸入端接入該反饋支路，經(jīng)分壓電阻R14接至所述輸出端的正端，比較器A的負相輸入端接基準電壓，比較器A的輸出端依次經(jīng)串聯(lián)的電阻R13、電阻R27、電阻R22接至所述輸入端的負端；