[發明專利]一種直掛高壓電源的升壓電路及軟啟動方法

在審

• 申請號: 201911323811.4
• 申請日: 2019-12-20
• 公開（公告）號: CN111049383A
• 公開（公告）日: 2020-04-21
• 發明（設計）人: 陳建明;王波;盧鋼;章旌紅
• 申請（專利權）人: 浙江日風電氣股份有限公司
• 主分類號: H02M3/20
• 分類號: H02M3/20
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種直掛高壓電源的升壓電路及軟啟動方法，包括電感L1、開關S1、二極管D1和二極管D2，所述電感L1的一端連接電容C1、開關K1和二極管D3的陽極，開關K1的另一端連接低壓電源，電感L1的另一端連接開關S1和二極管D1的陽極，二極管D1的陰極連接電容Cfly、電阻RS3和二極管D2的陽極，本發明在輸出直掛高壓電源應用場景電路中，通過使用新型的三電平飛跨電容電路，并搭配其獨特的軟啟電路，可將系統的所有開關電壓等級降低一半，由于低壓半導體開關特性好且可選擇度高，因此可實現整個電路的高頻化，縮減電感體積，進而縮減整體機構的體積，降低整個系統的成本。

技術領域

本發明涉及電源技術領域，具體是一種直掛高壓電源的升壓電路及軟啟動方法。

背景技術

鑒于目前環境污染越來越嚴重，國家開始大力發展新能源汽車，尤其是氫燃料電池汽車，因燃料電池前端接收的是氫氣跟氧氣，電化學反應之后，除了產生電能以外，排出的是水，沒有任何污染，因此被視為一種理想的清潔能源。

燃料電池雖然有諸多優點，然而作為車載能源，因其輸出電壓電流特性偏軟，額定工作電壓較低，且在干擾下不穩定，因此如圖1所示需要在燃料電池與電機控制器之間增加DC/DC變換器來轉換電壓和穩壓，從而使燃料電池能夠與逆變器穩定配合工作。同時一般也會在DCDC與電機控制器之間并聯一個高壓的車載電源，當燃料電池無法正常提供負載能量或者發生故障時，可切換到高壓電池給逆變器供電，保證車輛可以繼續穩定工作。

圖2是一種常用的DCDC電源方案，采用傳統的兩電平升壓電路，因為燃料電池電壓比較低，高壓電池電壓比較高，因此一般需要采用1200V的開關管（鑒于目前各個車場，都在努力提高效率，提升電機驅動器的電壓等級，后期不排除1200V器件不足），如果采用IGBT方案，開關頻率一般比較低，電感比較大，且由于升壓比過大，IGBT的損耗會比較大，散熱不好處理，一般最終體積會做的比較大，且非常重。如果采用SIC的開關管，頻率可以做高，但是成本又會居高不下，非常不經濟。

圖3是一種常用的三電平飛跨電容升壓電路，通過增加飛跨電容的電壓控制，可實現電路的穩定工作。相較于傳統兩電平升壓電路，開關管電壓應力低，可選用一半電池電壓的開關管（例如目前市面常用的600V,650V的MOSFET，或者高頻的IGBT管），開關特性好，損耗低，可開高頻；電感具有倍頻特性，體積小，效率高。因此可將DCDC體積做小，節省機構成本，整體系統成本較低。

圖3的電路，當閉合開關KS2，高壓電池對C2,C3進行充電，直到跟BUS電壓達到軟啟電壓幅值之后，斷開KS2，閉合K2，此時BUS電壓就等于高壓電池電壓，而此時由于輸入的低壓電源側，沒有工作，輸入側電壓為0，且飛跨電容的初始電壓為0，因此BUS電壓將會全部加到二極管D2上面，導致二極管過壓損壞，或者D2必須要選用高壓開關管才可以。

基于上述內容，升壓電路有待于改進。

發明內容

本發明的目的在于提供一種直掛高壓電源的升壓電路及軟啟動方法，以解決上述背景技術中提出的問題。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種直掛高壓電源的升壓電路，包括電感L1、開關S1、二極管D1和二極管D2，所述電感L1的一端連接電容C1、開關K1和二極管D3的陽極，開關K1的另一端連接低壓電源，電感L1的另一端連接開關S1和二極管D1的陽極，二極管D1的陰極連接電容Cfly、電阻RS3和二極管D2的陽極，開關S1的另一端連接開關S2和電容Cfly的另一端，電容C1的另一端連接開關S2的另一端、低壓電源的另一端、電容C3和高壓電源，所述二極管D2的陰極連接電容C2、電阻RS2和開關K2，開關K2的另一端連接開關KS2和高壓電源的另一端，開關KS2的另一端連接電阻RS2的另一端，電容C2的另一端連接電容C3的另一端和二極管D4的陰極，二極管D4的陽極連接開關S1和開關S2。