[發明專利]一種電容傳遞能量的電流轉換電路

在審

• 申請號: 202010318762.1
• 申請日: 2020-04-21
• 公開（公告）號: CN111371311A
• 公開（公告）日: 2020-07-03
• 發明（設計）人: 周學軍;王希晨;王磊;左名久;呂志軍;張政;吳天舒
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍海軍工程大學
• 主分類號: H02M3/04
• 分類號: H02M3/04;H02M3/07;H02M1/14
• 代理公司: 武漢東喻專利代理事務所(普通合伙) 42224
• 代理人: 李佑宏

本發明公開了一種電容傳遞能量的電流轉換電路，包括電子開關、儲能及能量轉換電容、續流電感和續流二極管；電子開關的第一端、第二端用以接收輸入電流，第三端接收脈沖寬度控制信號；儲能及能量轉換電容的第一端耦接于電子開關的第一端，第二端耦接于續流電感的第一端；續流二極管的正極耦接于儲能及能量轉換電容與續流電感之間，負極耦接于電子開關的第二端；續流電感的第二端作為負極輸出端以及電子開關的第二端作為正極輸出端，用以提供輸出電流；通過控制電子開關在單個開關周期內的通斷時間比調節輸出電流與輸入電流的比值；本發明簡化了電路結構，降低輸出電流紋波，擴大輸出電流動態范圍；電路本身元器件少、簡單實用、便于推廣應用。

技術領域

本發明屬于電力電子技術領域，更具體地，涉及一種電容傳遞能量的電流轉換電路。

背景技術

現有的直流供電系統通常采用恒壓供電方式，隨著科學技術的發展和新型供電技術領域的拓展，特別是在未來水下信息系統和網絡中，恒流供電制式將顯示其獨特的優勢。

在恒流供電系統中，通常需要將一種恒流轉換為另一種恒流的技術以及相應的轉換電路，現有適用于恒流供電制式的變換器多采用電感作為儲能與能量轉換介質；專利申請號為201810321360.X，名稱為《一種升流型直流電流/電流變換電路》公開了一種基于電感的適用于恒流供電制式的在輸入端與輸出端進行能量傳遞與轉換的電流變換電路，該電路輸出電流大于等于輸入電流，其輸出電流調節范圍受限；專利號為201810320206.0，專利名稱為《一種寬輸出動態范圍的直流電流/電流變換電路》提出了一種適用于恒流供電制式的依靠電感在輸入端與輸出端進行能量傳遞與轉換的電流變換電路，其電路結構如圖1所示；該電流/電流變換電路工作時的能量傳遞過程為：恒流源先將能量傳遞至接入電容C_i，電容C_i再將能量傳遞至儲能及轉換電感L，儲能及轉換電感L將能量最后傳遞至輸出儲能及濾波電容Co和負載R_L；為了減小輸出電流紋波，需要電容Co并聯負載R_L以進行濾波。此電路在實現電流轉換的過程中存在能量轉換次數多，導致能量損耗大，以及電路結構不夠簡單的缺陷。

為簡化電路結構，降低輸出電流紋波，擴大輸出電流動態范圍，有必要研究、設計一種新型的電流轉換電路，本發明正是基于這種背景開展的。

發明內容

針對現有技術的至少一個缺陷或改進需求，本發明提供了一種電容傳遞能量的電流轉換電路，將儲能及能量轉換電容放置于恒流源與續流電感之間，控制儲能及能量轉換電容在電子開關的一個開關周期內進行充電狀態與放電狀態的切換，使其在恒流源與續流電感、負載之間傳遞能量；續流電感主要發揮續流作用，在儲能及能量轉換電容充電期間為負載提供電能；同時具有濾波作用，保證負載電流的穩定性與連續性。

為實現上述目的，按照本發明的一個方面，提供了一種電容傳遞能量的電流轉換電路，其包括電子開關、儲能及能量轉換電容、續流電感和續流二極管：

所述電子開關的第一端、第二端用以接收輸入電流，第三端接收脈沖寬度控制信號；所述儲能及能量轉換電容的第一端耦接于電子開關的第一端，第二端耦接于續流電感的第一端；所述續流二極管的正極耦接于儲能及能量轉換電容與續流電感之間，負極耦接于電子開關的第二端；所述續流電感的第二端作為負極輸出端以及電子開關的第二端作為正極輸出端，用以提供輸出電流。

優選的，上述電流轉換電路，所述輸入電流為恒流源的輸出電流，電子開關的第一端用以連接所述恒流源的正極，第二端用以連接恒流源的負極。

優選的，上述電流轉換電路，所述電子開關的第三端用于接收脈沖寬度控制信號，基于具有不同占空比的所述脈沖寬度控制信號來控制電子開關在單個開關周期內的通斷時間比。