[實用新型]1500V輸入-110V輸出的降壓變換器

有效

• 申請號: 201220124484.7
• 申請日: 2012-03-29
• 公開（公告）號: CN202550888U
• 公開（公告）日: 2012-11-21
• 發明（設計）人: 王男;陸飛;楊喜軍
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: H02M3/335
• 分類號: H02M3/335
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 郭國中

技術領域

本實用新型涉及的是一種電力電子技術領域的降壓變換器，具體是一種1500V輸入-110V輸出的雙半橋逆變直流降壓電路。

背景技術

應用于電子設備和控制電路的110V低壓直流電源是地鐵機車低壓配電系統的重要組成部分。隨著我國地鐵動車高鐵技術的迅猛發展，對于低壓直流電源的需求越來越旺盛，要求也越來越高。體積小、重量輕、穩定性好、安全系數高、供電質量好、超高電壓輸入的低壓電源符合高速列車的發展要求，具有良好的應用前景。

1500V輸入-110V輸出的雙半橋逆變直流降壓電路具體包括兩個電壓變換環節，一個是高壓直流電輸入-低壓交流電輸出環節，另一個是低壓交流電輸入-低壓直流電輸出環節。

為了完成高壓直流電輸入-低壓交流電輸出環節，可以采用單端正激電路和橋式逆變電路。單端正激電路將輸入的高壓直流電壓斬波變換為高壓脈沖電壓，該電壓送入降壓變壓器耦合至副邊，電路結構簡單，控制容易，成本較低，但是單個功率器件承受的電壓等級較大，電源利用率較低；橋式逆變電路結構經典，控制方法成熟，功能齊全，性能高，但是其成本較高，輸入電壓等級較低，無法應用于高壓大功率的場合。

經過對現有適合高壓直流電壓輸入-低壓直流電壓輸出應用場合的降壓變換器技術的檢索發現，“高壓輸入低壓大電流輸出模塊電源的設計”(電力電子技術，2009年第5期43卷)和“高壓輸入低壓多路輸出的兩級式變換器”(電工技術學報，2010年第1期第25卷)中描述的單相-單相交-直變換器的結構復雜，設計難度大，輸入電壓低，功能和性能較差，很難應用于地鐵機車等高壓場合；中國專利號：02224999.0，專利名稱：從高壓線上獲取能量的低壓電源，描述的降壓變換器采用了電流互感器和蓄電池，成本較高，且其拓撲和工作原理都極其復雜，應用難度非常高。

為了完成低壓交流電壓輸入-低壓直流電壓輸出，采用全波整流電路，電源利用率高，每個功率器件僅提供輸出電流的一半，輸出直流電流波幅小，供電質量高。

綜上所述，現有的高壓輸入-低壓輸出電源的輸入電壓等級低，結構和控制比較復雜，而輸入電壓較高的電源成本高，拓撲比較復雜，輸出電壓穩定性較差，均不適用于地鐵機車等高速和高壓的場合。隨著實踐應用的擴大，設計一種結構簡單、控制簡便、成本低廉、輸入電壓等級高、供電質量高的降壓變換器已成為本領域技術人員的當務之急。

實用新型內容

本實用新型針對現有技術的上述不足，提供一種1500V輸入-110V輸出的降壓變換器，使其實現DC/DC變換，具有結構簡單、控制簡便、成本低廉、供電質量高等優點。

本實用新型是通過以下技術方案實現的，本實用新型包括依次級聯的分壓電路、開關電路和整流電路，分壓電路的輸出端通過開關電路與整流電路的輸入端相連。所述分壓電路和開關電路兩端分別與電源的正極和負極相連，整流電路分為兩部分分別獨立處理，每個部分的前級為一個降壓變壓器，兩端與開關電路的輸出端相連，中級為一個全波整流器，兩端與降壓變壓器的輸出端相連，整流電路的后級為一個電容濾波電路，兩個部分的濾波電路輸出端并聯，輸入端分別連接全波整流器的輸出端。

所述的分壓電路為電容分壓電路：四個電解電容依次串聯，兩端分別與輸入電源的正極和負極相連，其中第一與第二電容為一組，第三與第四電容為一組，將輸入電壓均分，這兩部分電壓獨立使用，其中第一電容和第二電容的連接點為第一節點O1，第二電容和第三電容的連接點為第二節點O2，第三電容和第四電容的連接點為第三節點O3；每個電容均并聯一個均壓電阻，第一至第四電阻分別為第一至第四電容均壓；第五電阻和第六電阻串聯，兩端分別與輸入電源正極和第二節點O2相連，為第一電容和第二電容均壓；第七電阻和第八電阻串聯，兩端分別與第二節點O2和輸入電源負極相連，為第三電容和第四電容均壓。

所述的開關電路的結構為四個逆導開關串聯，串聯后兩端分別與輸入電源正極和負極相連，其中第二逆導開關和第三逆導開關的連接點為第二節點O2，第一逆導開關和第二逆導開關的連接點為第四節點O4，第三逆導開關和第四逆導開關的連接點為第五節點O5；所述的逆導開關的門極接受PWM脈沖控制信號，并且第一逆導開關和第三逆導開關驅動信號相同，第二逆導開關和第四逆導開關驅動信號相同；