[發明專利]模塊化結構的大功率高壓開關直流電源

在審

• 申請號: 201610113231.2
• 申請日: 2016-03-01
• 公開（公告）號: CN105553302A
• 公開（公告）日: 2016-05-04
• 發明（設計）人: 彭可;郭啟明;邵添;吳思聰;李蔚霞;劉緒紅;蘆飛;雷佳豪;陳源;顏建強
• 申請（專利權）人: 湖南師范大學;湖南陽東磁電股份有限公司
• 主分類號: H02M7/217
• 分類號: H02M7/217;H02M7/06;H02M3/335;H02M1/32;H02M1/14;H02H7/125
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種模塊化結構的大功率高壓開關直流電源的實現方法，其特征在于，包括：

所述模塊化結構的大功率高壓開關直流電源是由輸入整流濾波模塊、移相全橋調控模塊、 信號采樣及調理模塊、輸出模塊陣列以及反饋控制模塊組成；

所述輸入整流濾波模塊由一個三相或單相整流電路、一個濾波網絡和一個功率因數校正 電路組成；

所述移相全橋調控模塊為由全控型開關管構成的移相全橋及其保護電路，通過加在開關 管柵極上的PWM信號來調節超前與滯后臂之間的開啟重疊時間，進而控制輸出電壓的幅值；

所述信號采樣及調理模塊包括輸入電壓采樣及調理電路、輸出電流采樣及調理電路、輸 出電壓采樣及調理電路、過電壓采樣及調理電路、熱敏電阻采樣及調理電路，實現了對反饋 控制模塊所需的輸入信號、輸出信號、保護信號進行采樣及其相應調理；

所述輸出模塊陣列是由多個參數一致的輸出模塊通過串聯、并聯或多組串并聯組合后而 形成的輸出陣列，且所述單個輸出模塊是由高頻變壓器、高壓整流濾波電路、RCD吸收電路 以及硬件保護電路構成；

所述反饋控制模塊在接收到采樣信號后，通過與設定的電壓、電流、功率值進行比較和 運算，最終輸出對應的PWM調控信號至移相全橋調控模塊以調節電源的輸出值，它主要包 括內部控制處理器、按鍵輸入接口、通訊接口、顯示接口。

2.根據權利要求1所述的模塊化結構的大功率高壓開關直流電源的實現方法，其特征在 于，所述輸出模塊陣列是依據負載需求的電壓等級選擇所串聯的輸出模塊數量，并依據負載 需求的電流等級選擇所并聯的輸出模塊組數，進而通過構成串并聯混合模式的矩陣結構以滿 足整體系統的電壓和電流等級要求；所述輸出模塊陣列中的全部輸出模塊的電路結構、元件 參數、電氣性能均完全相同，以保證所有輸出模塊的電氣一致性和對稱性。

3.根據權利要求1所述的模塊化結構的大功率高壓開關直流電源的實現方法，其特征在 于，該電源采用了以單輸出模塊閉環為基準的、多輸出模塊跟隨輸出的控制結構；即所述輸 入整流濾波模塊、移相全橋調控模塊、信號采樣及調理模塊、反饋控制模塊均只有一個，而 輸出為多個模塊且形成了串聯、并聯或多組串并聯組合的輸出陣列結構，輸入電壓采樣信號 從所述輸入整流濾波模塊獲取，而輸出采樣信號僅從一個作為基準的所述輸出模塊獲取，利 用全部輸出模塊的電氣一致性和對稱性來估算出整體系統的采樣信號，從而降低采樣與控制 的實現難度，減少硬件與成本開銷。

4.根據權利要求1所述的模塊化結構的大功率高壓開關直流電源的實現方法，其特征在 于，所述輸入整流濾波模塊使用一個全覆蓋封裝的三相或單相全橋整流模塊作為整流部分， 其內部的每一個電力二極管都附有單獨的RC吸收電路，用來抑制二極管結電容在開關切換 時產生的沖擊電流；經整流后的輸入信號，通過電抗器來限制短路電流，抑制高次諧波；以 單獨的阻容網絡電路板作為濾波網絡完成濾波，電解電容上儲存的電荷將在斷電后通過泄放 電阻完成釋放；同時，并聯了與所述電源的整體容量相匹配的集成式功率因數校正電路，并 在濾波網絡輸出端接入霍爾電壓傳感器，采用大功率電阻來限制進入電壓傳感器的電流，通 過電位器采集整流濾波后的下級直流輸入電壓；所述輸入整流濾波模塊的容量應當大于所述 移相全橋調控模塊的總輸出功率及其電路損耗之和。

5.根據權利要求1所述的模塊化結構的大功率高壓開關直流電源的實現方法，其特征在 于，所述移相全橋調控模塊是由四個全控型開關管及其驅動與保護電路組成，對所述輸入整 流濾波模塊輸出的直流脈波進行逆變；其中每兩個開關管為一組，一組為超前臂，一組為滯 后臂，通過加在柵極上的PWM調節信號來調節超前臂與滯后臂之間的開啟重疊時間，進而 控制輸出電壓的幅值；每個開關管的集電極和發射極之間接有反向鉗位二極管，以避免承受 過大的反向電壓，同時接入了由諧振電容與變壓器原邊漏感組成的諧振電路，以提供零電壓 開關的條件，并且還在變壓器原邊側串入了隔直電容，以避免變壓器因磁飽和而引起過熱； 所述移相全橋調控模塊的總輸出功率應當大于所述輸出模塊陣列的總輸出功率及其電路損耗 之和。