[發(fā)明專利]一種高位取能電源電路及其控制方法

在審

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• 申請日: 2020-08-25
• 公開（公告）號: CN111969858A
• 公開（公告）日: 2020-11-20
• 發(fā)明（設計）人: 張紅波;林衛(wèi)星;張新剛
• 申請（專利權）人: 特變電工西安柔性輸配電有限公司;特變電工新疆新能源股份有限公司
• 主分類號: H02M3/335
• 分類號: H02M3/335;H02M1/088;H02M1/32
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 馬貴香

本發(fā)明公開了一種高位取能電源電路及其控制方法，電路包括反激變壓器T1，n+1個二極管，n個全控型半導體器件，n個電容器；其中反激變壓器T1包括原邊n個繞組及副邊繞組Ns1，反激變壓器T1的所有原邊繞組的線圈匝數(shù)相等，n為不小于2的自然數(shù)；本發(fā)明采用原邊多繞組方案，通過使用少量元件，可以解決現(xiàn)有技術的效率低、可靠性低及成本偏高的問題。由于高位取能電源的原副邊不連接，電路具有良好的高壓隔離能力；本發(fā)明通過繞組串聯(lián)二極管，實現(xiàn)了原邊串聯(lián)電容器的自均壓功能，串聯(lián)電容器無需均壓電阻，電路簡單且轉換效率較高；通過多原邊繞組實現(xiàn)高壓輸入分壓；降低每一組原邊繞組耐受電壓，從而選型低壓MOSFET，具有較高的經(jīng)濟性。

技術領域

本發(fā)明屬于電力電子技術領域，具體涉及一種高位取能電源電路及其控制方法。

背景技術

現(xiàn)有的取能電源，均可實現(xiàn)高位取能。但存在著各自的問題：

例如專利CN201810767207所述的一種高耐壓反激變換器，由于高壓側回路串聯(lián)有電阻，電阻損耗大，效率偏低。專利CN201911368819所述的一種高壓電源電路，由于高壓側回路串聯(lián)有電阻，且在公共點串聯(lián)均壓變壓器，方案較為復雜。成本偏高。

例如IEEE出版的《Design,Control and Application of Modular MultilevelConverters for HVDC Transmission Systems》,其中如圖1a所示的現(xiàn)有技術方案1采用電阻分壓后進行DCDC變換，這樣在高位取能電源高壓輸入時，分壓電阻損耗大，低壓輸入時DCDC變換器損耗大，系統(tǒng)效率偏低。如圖1b所示的現(xiàn)有技術方案2采用2級DCDC拓撲級聯(lián)，第一級實現(xiàn)降壓功能，變換器可以是三電平BUCK等，但MOSFET耐壓高，成本高。第二級實現(xiàn)電氣隔離，變換器可以是反激、正激等；系統(tǒng)復雜，成本偏高。

發(fā)明內容

本發(fā)明提供了一種高位取能電源電路及其控制方法，解決現(xiàn)有技術的效率低、可靠性低及成本偏高的問題。

為達到上述目的，本發(fā)明所述一種高位取能電源電路及其控制方法，提供以下結構的取能電源電路，包括主功率電路和控制電路，所述的主功率電路連接輸入電壓，控制電路通過檢測輸出電壓(Vo)和輸入電流(Iin)控制全控型半導體器件的占空比，以達到預設的輸出電壓值。

一種高位取能電源電路，包括反激變壓器T1，二極管D1、二極管D2、…、二極管Dn、二極管Ds1，全控型半導體器件Q1、全控型半導體器件Q2、…、全控型半導體器件Qn，電容器C1、電容器C2、…以及電容器Cn；其中反激變壓器T1包括原邊繞組Np1、原邊繞組Np2、…、原邊繞組Npn及副邊繞組Ns1，反激變壓器T1的所有原邊繞組的線圈匝數(shù)相等，n為不小于2的自然數(shù)；

原邊繞組Npj、二極管Dj與全控型半導體器件Qj串聯(lián)構成原邊第j支路，j＝1,2，……n；副邊繞組Ns1、二極管Ds1與輸出負載串聯(lián)，構成副邊第一支路；

原邊第1支路的第一端和電容器C1以及直流母線Vin+連接；原邊第一支路的第二端和電容器C1第二端以及第二支路的第一端連接；原邊第i支路的第一端和電容器Ci第一端以及原邊第i-1支路的第二端連接，原邊第i支路的第二端和電容器Ci第二端以及第i+1支路的第一端連接，2≤i≤n-1；原邊第n支路的一端和電容器Cn以及第n-1支路的第二端連接；第n支路的第二端和電容器Cn第二端以及直流母線Vin-連接；副邊繞組Ns1同名端和二極管Ds1陽極連接，異名端和副邊輸出電壓Vo-連接，二極管Ds1陰極和輸出負載一端及輸出電壓Vo+連接，負載另一端和輸出電壓Vo-連接。

進一步的，全控型半導體器件Qj和/或二極管Ds1兩端并聯(lián)有續(xù)流電路。

進一步的，續(xù)流電路為吸收電路。

進一步的，吸收電路為RCD吸收電路。