CN110380631A - 高功率密度直流电源 - Google Patents
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Abstract
本发明发明涉及一种高功率密度直流电源，解决了现有技术的不足，技术方案为：包括：整流电路，用于将电网输入的交流电转换为直流电；直流变换电路，对输入的直流电进行部分功率调节，用于调节电源输出电压或电流；控制电路，用于采集输入、输出电压或电流的幅值，并根据人机交互模块提供的电压设定值构造出控制信号从而调整直流变换电路；人机交互模块，用于用户设定所需电压，并显示电源的输出状态。
Description
技术领域
本发明属于电力电子技术领域，具体涉及一种高功率密度直流电源。
背景技术
随着科学技术的飞速发展，各类用电设备与日俱增。与大规模使用的交流电能系统相比，直流电能系统具有控制简单、接入方便、电力变换层级少等优势，被广泛应用于通信系统、数据中心、移动基站以及电动汽车充电等领域。直流可调电源正是从广泛分布的交流电网获取能量，提供直流电能的设备。
图1为现有的直流电源的示意图。常用的直流电源通常由两级电力电子变换器构成。前级为整流器，输入端接市电，输出端为整流获得的直流电；后级为DC-DC变换器，用于输出电压或电流受控的直流电。现有的直流电源属于全功率变换器，用电端所需的全部电能均通过该DC-DC变换器进行变换和处理。这种变换器存在一个缺点，即电源中的功率器件和储能器件都要按照最大功率容量设计。如果用电设备的功率较大，电源的体积较大，成本很高。
发明内容
针对现有技术所存在的上述电源中的功率器件和储能器件都要按照最大功率容量设计。如果用电设备的功率较大，电源的体积较大，成本很高的问题，本发明提供了一种高功率密度的直流电源方。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种高功率密度直流电源，包括：
整流电路，用于将电网输入的交流电转换为直流电；
直流变换电路，对输入的直流电进行部分功率调节，用于调节电源输出电压或电流；
控制电路，用于采集输入、输出电压或电流的幅值，并根据人机交互模块提供的电压设定值构造出控制信号从而调整直流变换电路；
人机交互模块，用于用户设定所需电压，并显示电源的输出状态。
该直流变换电路的输出电压vdco通过极性选择电路后，与其输入电压vdcin串联，形成该电源的总输出vo，即vo＝vdco+vdcin。因此，该直流变换电路的需要处理的功率仅为Pdc＝vdco*i，仅为电源总输出功率Po＝(vdco+vdcin)*i的一部分。该直流变换电路由两级DC/DC变换器构成。前级DC/DC变换器采用隔离拓扑实现，用于实现高频隔离；后级DC-DC变换器由全桥或半桥拓扑实现，输出电压为双极性、可调节。当整流电路获得的直流电压vdcin小于所需输出电压vo时，该电路输出电压vdco为正值；当整流电路获得的直流电压vdcin大于所需输出电压vo时，该电路输出电压vdco为负值。本发明提出的直流电源可以实现较高的功率密度。相较于传统的直流电源，可以在满足用电需求的前提下，大幅降低设备成本，缩小设备体积。本发明提出的直流电源在小型化、便携化的同时，不改变原有用电设备的电气连接，使用和后期维护便捷。本发明的控制电路采集了输出端的电压、电流信息，可方便地集成功率计功能。
作为优选，所述直流变换电路包括：
双向DC/DC高频隔离电路，采用隔离拓扑实现，用于实现高频隔离；
双向DC/DC极性调压电路，由全桥或半桥拓扑实现，输出电压为双极性且可调节；
当整流电路获得的直流电压vdcin小于所需输出电压vo时，直流变换电路输出电压vdco为正值；当整流电路获得的直流电压vdcin大于所需输出电压vo时，直流变换电路输出电压vdco为负值。
作为优选，直流变换电路的输出电压vdco，直流变换电路的输出端通过极性选择电路后，与整流电路输出的电压vdcin串联，形成高功率密度直流电源的总输出电压vo。
作为优选，所述的控制电路由采样电路、主控芯片和驱动器构建，主控芯片的反馈输入端与采样电路的输出端连接，主控芯片的控制通信端与人机交互模块连接，主控芯片的输出端通过驱动器与双向DC/DC高频隔离电路的导通控制端连接，主控芯片的输出端还通过驱动器与双向DC/DC极性调压电路的导通控制端连接。
本发明的实质性效果是：(1)本发明提出的直流电源可以实现较高的功率密度。相较于传统的直流电源，可以在满足用电需求的前提下，大幅降低设备成本，缩小设备体积。
(2)本发明提出的直流电源在小型化、便携化的同时，不改变原有用电设备的电气连接，使用和后期维护便捷。
(3)本发明的控制电路采集了输出端的电压、电流信息，可方便地集成功率计功能。
附图说明
图1为传统全功率直流电源示意图；
图2为本实施例的电路原理图；
图3为本实施例的电路原理框图；
图4为本实施例的部分电路原理图。
图中：1、人机交互模块，2、主控芯片，3、驱动器，4、采样电路，5、整流电路，6、双向DC/DC高频隔离电路，7、双向DC/DC极性调压电路。
具体实施方式
下面通过具体实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的具体说明。
实施例1：
一种高功率密度直流电源(参见附图2至4)，包括：
整流电路5，用于将电网输入的交流电转换为直流电；
直流变换电路，对输入的直流电进行部分功率调节，用于调节电源输出电压或电流；
控制电路，用于采集输入、输出电压或电流的幅值，并根据人机交互模块提供的电压设定值构造出控制信号从而调整直流变换电路；
人机交互模块1，用于用户设定所需电压，并显示电源的输出状态。
所述直流变换电路包括：
双向DC/DC高频隔离电路6，采用隔离拓扑实现，用于实现高频隔离；
双向DC/DC极性调压电路7，由全桥或半桥拓扑实现，输出电压为双极性且可调节；本实施例中采用LC电路配合全控整流桥的形式实现，全控整流桥的输入端与双向DC/DC高频隔离电路的输出端连接，全控整流桥的输出端连接LC电路，LC电路还与整流电路连接。
当整流电路获得的直流电压vdcin小于所需输出电压vo时，直流变换电路输出电压vdco为正值；当整流电路获得的直流电压vdcin大于所需输出电压vo时，直流变换电路输出电压vdco为负值。
直流变换电路的输出电压vdco，直流变换电路的输出端通过极性选择电路后，与整流电路输出的电压vdcin串联，形成高功率密度直流电源的总输出电压vo。
所述的控制电路由采样电路4、主控芯片2和驱动器3构建，主控芯片的反馈输入端与采样电路的输出端连接，主控芯片的控制通信端与人机交互模块连接，主控芯片的输出端通过驱动器与双向DC/DC高频隔离电路的导通控制端连接，主控芯片的输出端还通过驱动器与双向DC/DC极性调压电路的导通控制端连接。
所述的人机交互模块与控制芯片，即本实施例中的主控DSP具有通信连接，可以向DSP传递电压设定指令，也可接受DSP传来的电源状态信息。
本实施例提出的直流电源可以实现较高的功率密度。相较于传统的直流电源，可以在满足用电需求的前提下，大幅降低设备成本，缩小设备体积。
本实施例提出的直流电源在小型化、便携化的同时，不改变原有用电设备的电气连接，使用和后期维护便捷。
本实施例的控制电路采集了输出端的电压、电流信息，可方便地集成功率计功能。
以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。
Claims (4)
1.一种高功率密度直流电源，其特征在于：包括：
整流电路，用于将电网输入的交流电转换为直流电；
直流变换电路，对输入的直流电进行部分功率调节，用于调节电源输出电压或电流；
控制电路，用于采集输入、输出电压或电流的幅值，并根据人机交互模块提供的电压设定值构造出控制信号从而调整直流变换电路；
人机交互模块，用于用户设定所需电压，并显示电源的输出状态。
2.根据权利要求1所述的高功率密度直流电源，其特征在于：所述直流变换电路包括：
双向DC/DC高频隔离电路，采用隔离拓扑实现，用于实现高频隔离；
双向DC/DC极性调压电路，由全桥或半桥拓扑实现，输出电压为双极性且可调节；
当整流电路获得的直流电压vdcin小于所需输出电压vo时，直流变换电路输出电压vdco为正值；当整流电路获得的直流电压vdcin大于所需输出电压vo时，直流变换电路输出电压vdco为负值。
3.根据权利要求2所述的高功率密度直流电源，其特征在于：
直流变换电路的输出电压vdco，直流变换电路的输出端通过极性选择电路后，与整流电路输出的电压vdcin串联，形成高功率密度直流电源的总输出电压vo。
4.根据权利要求2所述的高功率密度直流电源，其特征在于：所述的控制电路由采样电路、主控芯片和驱动器构建，主控芯片的反馈输入端与采样电路的输出端连接，主控芯片的控制通信端与人机交互模块连接，主控芯片的输出端通过驱动器与双向DC/DC高频隔离电路的导通控制端连接，主控芯片的输出端还通过驱动器与双向DC/DC极性调压电路的导通控制端连接。
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| CN (1) | CN110380631A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114336571A (zh) * | 2020-09-30 | 2022-04-12 | 西安西电高压开关有限责任公司 | 一种直流电网接入方法以及系统 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102315779A (zh) * | 2010-07-09 | 2012-01-11 | 南京工业大学 | 基于ac/ac斩波器的串联型电能质量补偿器 |
| CN108365626A (zh) * | 2018-02-28 | 2018-08-03 | 江苏建筑职业技术学院 | 一种基于固态变压器的智能小区供电系统 |
| CN109713910A (zh) * | 2019-01-16 | 2019-05-03 | 浙江省检验检疫科学技术研究院 | 仅处理部分功率的交流稳压电源 |
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2019
- 2019-05-14 CN CN201910399048.7A patent/CN110380631A/zh active Pending
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