CN105471268B - 直流-直流变换器 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供一种直流‑直流变换器，包括变压器，所述变压器的原边与高压电源连接，所述变压器的副边与负载连接，还包括电抗器和开关电路，所述变压器的原边与所述高压电源之间连接有所述电抗器，所述变压器的副边与所述负载之间连接有所述开关电路，所述开关电路将所述变压器的副边输出电压调制成方波电压。采用本发明提供的直流‑直流变换器，相比较现有技术，增大了直流‑直流变换器的应用范围。
Description
技术领域
本发明涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种直流-直流变换器。
背景技术
直流-直流变换器中，一般使用开关器件通过控制输入电流实现直流电压的变换。对于升压型变换器而言，可以通过开关器件对输入电流进行控制。
受到占空比的限制，升压型变换器的输出电压一般不会超过输入电压的五倍，同时，受到开关器件的耐压限制，直流-直流变换器的输入端高压电源的电压一般不超过2000V。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种直流-直流变换器，以增大直流-直流变换器的应用范围。
本发明实施例提供一种直流-直流变换器，包括变压器，所述变压器的原边与高压电源连接，所述变压器的副边与负载连接，还包括电抗器和开关电路，所述变压器的原边与所述高压电源之间连接有所述电抗器，所述变压器的副边与所述负载之间连接有所述开关电路，所述开关电路将所述变压器的副边输出电压调制成方波电压。
优选地，所述直流-直流变换器还包括开关装置，所述开关装置连接在所述变压器的原边与高压电源之间，所述开关装置用于当所述变压器的原边电流超过电流阈值时，断开所述高压电源与所述变压器的原边的连接。
优选地，所述开关电路包括第一开关单元和第二开关单元，所述第一开关单元与所述变压器副边并联，并且所述第一开关单元的输入端与所述变压器副边的电流输出端连接，所述第二开关单元与所述变压器副边和所述负载串联，所述第一开关单元用于将所述变压器的副边输出电压调制成方波电压，所述第二开关单元用于单向导通所述变压器副边的电流。
可选地，所述第一开关单元为开关器件，所述第二开关单元为二极管，所述二极管的正极与所述变压器副边的电流输出端连接。
优选地，所述第一开关单元为开关器件，所述第二开关单元包括开关器件和与所述开关器件反并联的二极管。
可选地，所述开关器件包括IGBT、MOSFET、IGCT或GTO。
优选地，所述直流-直流变换器还包括电容，所述电容与所述负载并联。
可选地，所述开关装置包括断路器、继电器或空气开关。
优选地，所述开关装置连接在所述电抗器与所述高压电源之间。
优选地，所述变压器为高频变压器。
本发明实施例提供的直流-直流变换器，通过变压器的副边使用的开关电路控制变压器副边的电压，形成高电平为副边电压，低电平为0V的方波，并将该方波电压加在变压器原边的电抗器上，和变压器原边的电压共同作用，形成电抗器上的电流，从而将变压器原边的能量可控地输入到变压器的副边，使得直流-直流变换器可以不受输入端高压电源不超过2000V的限制，相比较现有技术，增大了直流-直流变换器的应用范围。
附图说明
图1是本发明实施例一的直流-直流变换器电路结构示意图；
图2是本发明实施例二的直流-直流变换器电路结构示意图；
图3是本发明实施例三的直流-直流变换器电路结构示意图。
附图标记说明：
2-高压电源；3-负载；4-变压器；5-电抗器；6-开关装置；7-第一开关单元；8-开关器件；9-二极管；10-开关电路；11-电容。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的示例性实施例的直流-直流变换器进行详细描述。
实施例一
图1是本发明实施例一的直流-直流变换器电路结构示意图。如图1所示，本发明实施例提供的直流-直流变换器包括变压器4，变压器4的原边与高压电源2连接，变压器4的副边与负载3连接，还包括电抗器5和开关电路10，变压器4的原边与高压电源2之间连接有电抗器5，变压器4的副边与负载3之间连接有开关电路10，开关电路10将变压器4的副边输出电压调制成方波电压。
在图1中，开关电路由两个带有反并联二极管的开关器件组成，在该处使用的开关器件为IGBT。其中，与变压器副边并联的开关器件的作用是控制变压器的副边的输出电压以控制变压器原边的输出电流；串联在变压器副边和负载之间的开关器件始终处于关断状态，由与该开关器件反并联的二极管实现电流的单向导通。变压器的一组同名端中位于原边的同名端与高压电源的正极连接，变压器的位于副边的同名端为电流流出端，因此当与变压器副边并联的开关器件开通时，电流从该开关器件流过，该开关器件关断时，电流从串联在变压器副边和负载之间的开关器件流过，此时变压器副边电压为0V。
通过控制变压器副边并联的开关器件的开通和关断，变压器副边输出的电压被调制成方波电压，该方波电压的高电平为副边电压，低电平为0V。
在本发明实施例中，开关器件为IGBT，但是在实际应用中并不局限于此，可以使用的开关器件的类型包括IGBT、MOSFET、IGCT或GTO。
如图1所示，本发明实施例中的直流-直流变换器还包括电容11，电容11与负载3并联。负载3并联电容4可以稳定输出电压。
本发明实施例中的变压器4为高频变压器。
本发明实施例提供的直流-直流变换器，通过变压器的副边使用的开关电路控制变压器副边的电压，形成高电平为副边电压，低电平为0V的方波，并将该方波电压加在变压器原边的电抗器上，和变压器原边的电压共同作用，形成电抗器上的电流，从而将变压器原边的能量可控地输入到变压器的副边，使得直流-直流变换器可以不受输入端高压电源不超过2000V的限制，相比较现有技术，增大了直流-直流变换器的应用范围。
实施例二
如图2所示，开关电路包括第一开关单元7和第二开关单元，其中，第一开关单元7可以为开关器件，第二开关单元包括开关器件8和与开关器件8反并联的二极管，第一开关单元7与变压器副边并联，并且第一开关单元7的输入端与变压器4副边的电流输出端连接，第二开关单元与变压器4副边和负载3串联，第一开关单元7用于将变压器4的副边输出电压调制成方波电压，第二开关单元用于单向导通变压器4副边的电流。
在本发明实施例中，开关器件8为IGBT，与变压器副边并联的第一开关单元7的作用是控制变压器的副边的输出电压以控制变压器原边的输出电流；串联在变压器副边和负载之间的开关器件8始终处于关断状态，与该开关器件反并联的二极管实现电流的单向导通。变压器的一组同名端中位于原边的同名端与高压电源的正极连接，变压器的位于副边的同名端为电流流出端。因此，当与变压器副边并联的第一开关单元7开通时，电流从第一开关单元7流过；该第一开关单元7关断时，电流从串联在变压器副边和负载之间的开关器件8流过，此时变压器副边电压为0V。
如图2所示，直流-直流变换器还包括开关装置6，开关装置6连接在变压器4的原边与高压电源2之间，开关装置6用于当变压器4的原边电流超过电流阈值时，断开高压电源2与变压4器的原边的连接。
开关装置6可以使用断路器、继电器或空气开关。如图2所示，开关装置6连接在电抗器5与高压电源2之间。开关装置6的作用是阻断能量传递，当副边开关电路停止工作或者能量传递较低时，变压器原边电流会出现失控，所以通过开关装置来使电流为零。
在本发明实施例中，开关器件为IGBT，但是在实际应用中并不局限于此，可以使用的开关器件的类型包括IGBT、MOSFET、IGCT或GTO。
如图2所示，本发明实施例中的直流-直流变换器还包括电容11，电容11与负载3并联。
负载3并联电容11可以稳定输出电压。
本发明实施例中的变压器为高频变压器。
开关装置可以使用断路器、继电器或空气开关。
本发明实施例提供的直流-直流变换器，通过变压器的副边使用的开关电路控制变压器副边的电压，形成高电平为副边电压，低电平为0V的方波，并将该方波电压加在变压器原边的电抗器上，和变压器原边的电压共同作用，形成电抗器上的电流，从而将变压器原边的能量可控地输入到变压器的副边，使得直流-直流变换器可以不受输入端高压电源不超过2000V的限制，相比较现有技术，增大了直流-直流变换器的应用范围。
实施例三
如图3所示，开关电路包括第一开关单元7和第二开关单元，第一开关单元7与变压器副边并联，并且第一开关单元7的输入端与变压器4副边的电流输出端连接，第二开关单元与变压器4副边和负载3串联，第一开关单元7用于将变压器4的副边输出电压调制成方波电压，第二开关单元用于单向导通变压器4副边的电流。
如图3所示，第一开关单元7为开关器件，第二开关单元为二极管9，二极管的正极与变压器副边的电流输出端连接。
在图3中，开关电路由一个带有反并联二极管的开关器件和一个二极管组成，在该处使用的开关器件为IGBT。其中，开关器件的作用是控制变压器的副边的输出电压以控制变压器原边的输出电流；二极管实现电流的单向导通。变压器的一组同名端中位于原边的同名端与高压电源的正极连接，变压器的位于副边的同名端为电流流出端，因此当开关器件开通时，电流从该开关器件流过，该开关器件关断时，电流从二极管流过，此时变压器副边电压为0V。
在本发明实施例中，开关器件为IGBT，但是在实际应用中并不局限于此，可以使用的开关器件的类型包括IGBT、MOSFET、IGCT或GTO。
如图3所示，本发明实施例中的直流-直流变换器还包括电容11，电容11与负载3并联。
负载3并联电容11可以稳定输出电压。
本发明实施例中的变压器为高频变压器。
开关装置可以使用断路器、继电器或空气开关。
本发明实施例提供的直流-直流变换器，通过变压器的副边使用的开关电路控制变压器副边的电压，形成高电平为副边电压，低电平为0V的方波，并将该方波电压加在变压器原边的电抗器上，和变压器原边的电压共同作用，形成电抗器上的电流，从而将变压器原边的能量可控地输入到变压器的副边，使得直流-直流变换器可以不受输入端高压电源不超过2000V的限制，相比较现有技术，增大了直流-直流变换器的应用范围。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种直流-直流变换器，包括变压器(4)，所述变压器(4)的原边与高压电源(2)连接，所述变压器(4)的副边与负载(3)连接，其特征在于，还包括电抗器(5)和开关电路(10)，所述变压器(4)的原边与所述高压电源(2)之间连接有所述电抗器(5)，所述变压器(4)的副边与所述负载(3)之间连接有所述开关电路(10)，所述开关电路(10)将所述变压器(4)的副边输出电压调制成方波电压；并将所述方波电压加在所述变压器(4)原边的电抗器(5)上，和所述变压器(4)原边的电压共同作用，形成所述电抗器(5)上的电流，从而将所述变压器(4)原边的能量可控地输入到所述变压器(4)的副边。
2.根据权利要求1所述的直流-直流变换器，其特征在于，还包括开关装置(6)，所述开关装置(6)连接在所述变压器(4)的原边与高压电源(2)之间，所述开关装置(6)用于当所述变压器(4)的原边电流超过电流阈值时，断开所述高压电源(2)与所述变压器(4)的原边的连接。
3.根据权利要求1所述的直流-直流变换器，其特征在于，所述开关电路包括第一开关单元(7)和第二开关单元，所述第一开关单元(7)与所述变压器(4)副边并联，并且所述第一开关单元(7)的输入端与所述变压器(4)副边的电流输出端连接，所述第二开关单元与所述变压器(4)副边和所述负载(3)串联，所述第一开关单元(7)用于将所述变压器(4)的副边输出电压调制成方波电压，所述第二开关单元用于单向导通所述变压器(4)副边的电流。
4.根据权利要求3所述的直流-直流变换器，其特征在于，所述第一开关单元(7)为开关器件，所述第二开关单元为二极管(9)，所述二极管(9)的正极与所述变压器(4)副边的电流输出端连接。
5.根据权利要求3所述的直流-直流变换器，其特征在于，所述第一开关单元(7)为开关器件，所述第二开关单元包括开关器件(8)和与所述开关器件(8)反并联的二极管。
6.根据权利要求4或5所述的直流-直流变换器，其特征在于，所述开关器件包括IGBT、MOSFET、IGCT或GTO。
7.根据权利要求1所述的直流-直流变换器，其特征在于，还包括电容(11)，所述电容(11)与所述负载(3)并联。
8.根据权利要求2所述的直流-直流变换器，其特征在于，所述开关装置(6)包括断路器、继电器或空气开关。
9.根据权利要求2所述的直流-直流变换器，其特征在于，所述开关装置(6)连接在所述电抗器(5)与所述高压电源(2)之间。
10.根据权利要求1所述的直流-直流变换器，其特征在于，所述变压器(4)为高频变压器。
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