[發明專利]基于同步導通技術的高壓直流取能變換器

有效

• 申請號: 201611116326.6
• 申請日: 2016-12-07
• 公開（公告）號: CN108173431B
• 公開（公告）日: 2022-06-24
• 發明（設計）人: 李翔;郭博寧;彭勇
• 申請（專利權）人: 特變電工新疆新能源股份有限公司;特變電工西安柔性輸配電有限公司
• 主分類號: H02M3/335
• 分類號: H02M3/335
• 代理公司: 北京天昊聯合知識產權代理有限公司 11112
• 代理人: 羅建民;鄧伯英

1.一種基于同步導通技術的高壓直流取能變換器，其特征在于，包括高頻高壓變壓器、高壓串聯開關組、同步驅動發生裝置、高壓二極管串聯組和控制器，

所述控制器用于輸出與電源輸出電壓、電源輸入電壓、電源輸入電流相對應的PWM調制信號至同步驅動發生裝置；

所述同步驅動發生裝置用于對所述PWM調制信號進行隔離、整形處理，并輸出多個正負對稱的具有驅動能力的脈沖信號至高壓串聯開關組；

所述高壓串聯開關組用于在多個所述脈沖信號的控制下以同步導通的方式實現開關功能；

所述高頻高壓變壓器用于實現原副邊的隔離，以及在高壓串聯開關組的作用下將輸入電壓降低到預設的輸出電壓等級；

所述高壓二極管串聯組用于將高頻高壓變壓器的副邊輸出的交流電壓整流后，形成預設的恒定直流電壓輸出；

所述高頻高壓變壓器包括：磁芯、骨架、沿與骨架的軸線垂直的方向由內至外依次繞制在骨架上的第一內絕緣層、磁屏蔽層、第二內絕緣層、第一原邊層、第一銅箔層、第一原副邊間絕緣層、副邊層、第二銅箔層、第二原副邊間絕緣層、第二原邊層和外絕緣層；其中，所述磁屏蔽層采用磁屏蔽膠帶纏繞而成，且磁屏蔽膠帶的截止頻率為變壓器的工作頻率，其中第一銅箔層與第一原邊層的參考點相接，第二銅箔層與第二原邊層的參考點相接。

2.根據權利要求1所述的高壓直流取能變換器，其特征在于，所述高壓串聯開關組包括依次串聯的多個開關單元，每個開關單元包括并聯的開關器件S3i、具有靜態均壓作用的靜態均壓電路和具有動態均壓作用的第一動態均壓電路，其中1i≤n，且i、n為整數。

3.根據權利要求2所述的高壓直流取能變換器，其特征在于，所述靜態均壓電路包括功率電阻R3i'、所述第一動態均壓電路包括功率電阻R3i、電容C3i和電容C3i'，功率電阻R3i和電容C3i串聯后再分別與電容C3i'、功率電阻R3i'、開關器件S3i并聯；每個所述靜態均壓電路中的功率電阻R3i'用于靜態均壓，每個第一動態均壓電路中的功率電阻R3i和電容C3i用于動態均壓、電容C3i'用于動態均壓補償。

4.根據權利要求2所述的高壓直流取能變換器，其特征在于，在所述同步驅動發生裝置輸出的脈沖信號的上升沿時刻，各個開關單元的開關器件S3i均為上升沿觸發；在所述同步驅動發生裝置輸出的脈沖信號的下降沿時刻，各個開關單元的開關器件S3i均為下降沿觸發。

5.根據權利要求2所述的高壓直流取能變換器，其特征在于，所述開關器件S3i可以為MOSFET、IGBT或SiC功率管。

6.根據權利要求2所述的高壓直流取能變換器，其特征在于，還包括RCD吸收電路，其用于吸收高壓串聯開關組中的各個開關器件S3i的漏極與源極間的電壓尖刺。

7.根據權利要求6所述的高壓直流取能變換器，其特征在于，所述RCD吸收電路包括依次串聯的RC并聯電路和多個第一二極管基礎單元，所述第一二極管基礎單元包括電阻R1j、電容C1j和二極管D1j，其中1j≤n，且j、n為整數；電阻R1j與電容C1j串聯后再與二極管D1j并聯，且二極管D1j的負極與電阻R1j的一端連接、正極與電容C1j的一端連接，電阻R1j的另一端與電容C1j的另一端連接。

8.根據權利要求1所述的高壓直流取能變換器，其特征在于，所述高壓二極管串聯組包括依次串聯的多個第二二極管基礎單元，所述第二二極管基礎單元包括并聯的二極管D5k和具有動態均壓作用的第二動態均壓電路，其中1k≤n，且k、n為整數。

9.根據權利要求8所述的高壓直流取能變換器，其特征在于，所述第二動態均壓電路包括電容C5k、電容C5k'和電阻R5k；電容C5k'和電阻R5k串聯后分別與電容C5k、二極管D5k并聯，且二極管D5k的正極與電容C5k'的一端連接、負極與電阻R5k的一端連接，電容C5k'的另一端與電阻R5k的另一端連接；每個所述第二動態均壓電路中的電容C5k'和電阻R5k用于動態均壓、電容C5k用于動態均壓補償。