[發明專利]高壓直流電路拓撲

在審

• 申請號: 202210446904.1
• 申請日: 2022-04-26
• 公開（公告）號: CN114977816A
• 公開（公告）日: 2022-08-30
• 發明（設計）人: 龐磊;公維熙;張喬根;趙軍平;李曉昂;李浩源;吳治誠
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: H02M3/335
• 分類號: H02M3/335;H02M7/10
• 代理公司: 北京中濟緯天專利代理有限公司 11429
• 代理人: 覃婧嬋

1.一種高壓直流電路拓撲，其特征在于：

通過采用射頻諧振驅動器提高帶載能力；

通過射頻能量耦合電壓倍增器實現直流高壓的倍增產生；

通過分布式電容的采用，實現能量的耦合并降低直流高壓電源的體積。

2.根據權利要求1所述的高壓直流電路拓撲，其包括，優選的，

直流電源DC，其正極經由二極管D₁與母線電容C₀正端相連，負極與母線電容C0負端相連；

母線電容C₀，其正端連接故障限流單元與全橋電路的共漏極相連，母線電容C₀的負端與所述全橋電路的共源極相連以構成射頻振蕩器，其中，所述全橋電路包括第一橋臂和第二橋臂；故障限流單元用于在發生短路故障時限制電流，全橋電路用于產生射頻方波；

射頻變壓器T1，其原邊繞組與調諧電容C2并聯，所述原邊繞組的m端經由用于濾波的諧振濾波器相連第二橋臂中點，所述原邊繞組的n端相連第一橋臂中點以在射頻變壓器T1原邊產生射頻電壓，射頻變壓器T1的第一副邊繞組與調諧電容C3并聯，射頻變壓器T1第二副邊繞組與調諧電容C4并聯，射頻變壓器第一副邊繞組和第二副邊繞組串聯后與調諧電容C5并聯以構成諧振網絡；

分布式射頻能量耦合電壓倍增器，其包括，

射頻饋電電極a，其連接所述射頻變壓器第一副邊繞組的a端；

射頻饋電電極b，其連接所述射頻變壓器第二副邊繞組的b端；

電壓倍增器，其置于射頻饋電電極a和射頻饋電電極b之間以實現電壓疊加，所述電壓倍增器由多個射頻能量耦合電極及射頻整流器級聯構成；

并聯諧振濾波器，其一端連接所述電壓倍增器的最后一級射頻能量耦合電極，另一端連接負載以在負載上實現紋波不大于萬分之五的直流電壓。

3.根據權利要求2所述的高壓直流電路拓撲，其中，故障限流單元包括，

電感L1；

電力電子開關Q1，其串聯電感L1；

電感L2，其并聯電感L1和電力電子開關Q1。

4.根據權利要求3所述的高壓直流電路拓撲，其中，電感L1繞組的同名端與電感L2繞組的異名端相連，電感L1繞組的異名端經電力電子開關Q1串聯后與電感L2繞組的同名端相連，正常工作情況下電力電子開關Q1處于導通狀態，當故障發生時，電力電子開關Q1斷開，串入電感L2限制故障電流。

5.根據權利要求3所述的高壓直流電路拓撲，其中，電力電子開關Q1為通態電阻為幾十毫歐的半導體開關器件。

6.根據權利要求2所述的高壓直流電路拓撲，其中，所述第一橋臂包括串聯的高壓電力電子開關Q2和高壓電力電子開關Q4，所述第二橋臂包括串聯的高壓電力電子開關Q3和高壓電力電子開關Q5，電力電子開關工作于射頻開關狀態時，逆變調制方式采用50％占空比的調制方式，所述第一橋臂并聯第二橋臂。

7.根據權利要求6所述的高壓直流電路拓撲，其中，所述諧振濾波器包括串聯的電感L3及電容C1。

8.根據權利要求2所述的高壓直流電路拓撲，其中，射頻變壓器T1采用副邊帶中心抽頭的空心變壓器結構，空心變壓器結構采用稀疏繞法控制繞組匝間和餅間距離。

9.根據權利要求2所述的高壓直流電路拓撲，其中，調諧電容C3、調諧電容C4分別由射頻饋電電極a、射頻饋電電極b與電壓倍增器金屬外筒之間的分布電容構成。

10.根據權利要求2所述的高壓直流電路拓撲，其中，調諧電容C5由射頻饋電電極a、射頻饋電電極b之間的分布電容構成。