[發明專利]一種低紋波輸出的高效潛器用消磁電源和方法

在審

• 申請號: 202111208079.3
• 申請日: 2021-10-18
• 公開（公告）號: CN113949280A
• 公開（公告）日: 2022-01-18
• 發明（設計）人: 劉凱;齊悅;冷志文;盛夢雨;楊凱
• 申請（專利權）人: 中國艦船研究設計中心
• 主分類號: H02M3/335
• 分類號: H02M3/335;H02M7/5387;H02M7/06;H02M1/14;H02M1/44
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 胡建平

1.一種低紋波輸出的高效潛器用消磁電源，其特征在于：包括主電路，用于將直流幅壓電網電能轉換為消磁電流；主電路包括依次連接的調壓模塊、逆變模塊和極性變換模塊；

調壓模塊為輸入級電路，采用Boost電路結構，包括Boost升壓電感L1、MOFET開關管Q1、整流二極管D1、第一濾波電容C1；Boost升壓電感L1與MOFET開關管Q1串聯，輸入電壓并聯在Boost升壓電感L1與MOFET開關管Q1的串聯電路兩端，整流二極管D1與第一濾波電容C1串聯，整流二極管D1與第一濾波電容C1的串聯電路并聯在MOFET開關管Q1的兩端，第一濾波電容C1的兩端輸出輸入級電壓；

逆變模塊為中間級電路，包括依次連接的逆變橋、整流橋；

逆變橋采用移向全橋結構，包括第二開關管Q2、第三開關管Q3、第四開關管Q4、第五開關管Q5、諧振電感L2、第二鉗位二極管D2、第三鉗位二極管D3；第二開關管Q2和第三開關管Q3的串聯電路、第二鉗位二極管D2和第三鉗位二極管D3的串聯電路、第四開關管Q4和第五開關管Q5的串聯電路分別并聯在第一濾波電容C1的兩端；諧振電感L2的一端連接第二開關管Q2和第三開關管Q3的連接點，諧振電感L2的另一端連接第二鉗位二極管D2和第三鉗位二極管D3的連接點；第四開關管Q4和第五開關管Q5的串聯電路的兩端輸出電壓；第二開關管Q2和第四開關管Q4組成超前橋臂，第三開關管Q3和第五開關管Q5組成滯后橋臂，用于通過移相控制、諧振電感L₂、第四開關管Q4和第五開關管Q5的并聯電容的能量配合，實現第四開關管Q4和第五開關管Q5于一定負載范圍內的ZVS開通，降低開關損耗、改善電磁兼容性能；

整流橋包括第四整流二極管D4、第五整流二極管D5、第六整流二極管D6、第七整流二極管D7、第三電感L3、第三濾波電容C3；第四整流二極管D4和第五整流二極管D5的串聯電路、第六整流二極管D6和第七整流二極管D7的串聯電路分別并聯在第四開關管Q4和第五開關管Q5的串聯電路兩端；第三電感L3和第三濾波電容C3串聯組成LC濾波電路并聯在第六整流二極管D6和第七整流二極管D7的串聯電路兩端；第三濾波電容C3的兩端輸出中間級電壓；

極性變換模塊為輸出級電路，包括第六開關管Q6、第七開關管Q7、第八開關管Q8、第九開關管Q9；第六開關管Q6和第七開關管Q7的串聯電路、第八開關管Q8和第九開關管Q9的串聯電路分別并聯在第三濾波電容C3的兩端，組成全橋極性變換電路，用于實現輸出電流的雙向可控；還包括第四電感L4和第四濾波電容C4串聯組成的LC濾波電路，一端連接第六開關管Q6和第七開關管Q7的連接點，另一端連接第八開關管Q8和第九開關管Q9的連接點，第四濾波電容C4的兩端輸出輸出級電壓，用于使電壓的極性無縫切換，減少切換過程中電流的超調和振蕩問題，降低主電路的輸出紋波干擾和輸出干擾。

2.根據權利要求1所述的一種低紋波輸出的高效潛器用消磁電源，其特征在于：逆變模塊還包括隔離變壓器；隔離變壓器包括隔直電容C2、高頻變壓器T1；隔直電容C2的一端連接第二鉗位二極管D2和第三鉗位二極管D3的連接點，隔直電容C2的另一端連接高頻變壓器T1的初級線圈的一端；高頻變壓器T1的初級線圈的另一端連接第四開關管Q4和第五開關管Q5的連接點；高頻變壓器T1的次級線圈的一端連接第四整流二極管D4和第五整流二極管D5的連接點，高頻變壓器T1的次級線圈的另一端連接第六整流二極管D6和第七整流二極管D7的連接點；

隔離變壓器采用輸出電流、輸出電壓和電感電流控制，用于實現中間級電路定頻工作于諧振頻率附近。

3.根據權利要求2所述的一種低紋波輸出的高效潛器用消磁電源，其特征在于：調壓模塊的輸入電壓范圍為直流380V～640V，輸出電壓為680V，開關頻率為100kHz，轉換效率為95％，調壓模塊的Boost變換功率為2.2kW，占空比調節范圍為0.06～0.49；

逆變橋的變換效率為98％，開關頻率大于100kHz，用于避開潛器敏感設備的工作頻率，降低消磁電源的輸出紋波，提高濾波效果；

隔離變壓器的變換效率為98％；

極性變換模塊的效率為98％。