CN108696134A - 一种高压大功率电源 - Google Patents

一种高压大功率电源 Download PDF

Info

Publication number
CN108696134A
CN108696134A CN201810131568.5A CN201810131568A CN108696134A CN 108696134 A CN108696134 A CN 108696134A CN 201810131568 A CN201810131568 A CN 201810131568A CN 108696134 A CN108696134 A CN 108696134A
Authority
CN
China
Prior art keywords
module
full
power supply
power
bridge
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201810131568.5A
Other languages
English (en)
Inventor
王亮
张东来
朱洪雨
刘青
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SHENZHEN AEROSPACE NEW SOURCE TECHNOLOGY Co Ltd
Shenzhen Academy of Aerospace Technology
Original Assignee
SHENZHEN AEROSPACE NEW SOURCE TECHNOLOGY Co Ltd
Shenzhen Academy of Aerospace Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by SHENZHEN AEROSPACE NEW SOURCE TECHNOLOGY Co Ltd, Shenzhen Academy of Aerospace Technology filed Critical SHENZHEN AEROSPACE NEW SOURCE TECHNOLOGY Co Ltd
Priority to CN201810131568.5A priority Critical patent/CN108696134A/zh
Publication of CN108696134A publication Critical patent/CN108696134A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
    • H02M3/325—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/335—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/33569—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having several active switching elements
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/12—Arrangements for reducing harmonics from ac input or output
    • H02M1/126—Arrangements for reducing harmonics from ac input or output using passive filters

Abstract

本发明提出了一种高压大功率电源，包括N路全桥模块；所述全桥模块包括原边全桥驱动电路、副边全桥整流电路、变压器和续流电感，原边全桥驱动电路通过续流电感连接变压器的原边线圈，N个全桥模块的副边全桥整流电路串联，所述高压大功率电源采用主从控制，其中，在主模块的隔离变压器中增加一对绕组，获得该路模块的输出电压信号，再通过传统的PI控制器完成对该路模块输出电压的闭环控制；各路从模块依据主模块传递的控制信号，以实现各从模块的输出电压控制；从模块采用前馈调制方式。本发明采用全桥电路输出串联的高压大功率电源设计方案，不仅可通过灵活调节串联输出模块的数量来实现高压输出，同时还具备连续大功率输出的特点。

Description

一种高压大功率电源
技术领域
本发明涉及电力电子变换技术领域，尤其涉及一种高压大功率电源。
背景技术
目前，高压大功率或高压大功率脉冲电源已被广泛应用，如医疗器件、环境治理、空气检测、激光类高端制造等领域。传统意义上的倍压电路或矩阵式电路方案虽可完成高压输出，但由于自身特点无法实现大功率连续输出，因此其应用存在较大的局限。
发明内容
针对现有技术中存在的不足，本发明的目的是：解决传统倍压电路输出功率低，无法满足高压、大功率负载设备的用电需求的问题。
为了实现上述目的，本发明采取如下技术方案：
一种高压大功率电源，包括N路全桥模块；所述全桥模块包括四个开关管Qi1、Qi2、Qi3、Qi4组成的原边全桥驱动电路、四个二极管Di1、Di2、Di3、Di4组成的副边全桥整流电路、变压器Ti和续流电感Lsi，原边全桥驱动电路通过续流电感Lsi连接变压器Ti的原边线圈，副边全桥整流电路与变压器Ti的副边线圈相连；所述N个全桥模块的副边全桥整流电路串联；所述高压大功率电源采用主从控制，其中，在主模块的隔离变压器中增加一对绕组，用以获得该路全桥模块的输出电压信号，再通过传统的PI控制器完成对该路全桥模块输出电压的闭环控制；各路从模块依据主模块传递的控制信号，以实现各从模块的输出电压控制；从模块采用前馈调制方式，以保证从模块的输出电压与主模块的输出电压均接近vout/N，其中vout为所述高压大功率电源的输出电压。
进一步地，各路全桥模块的输入侧共地。
进一步地，所述高压大功率电源还包括输出滤波电感L、储能电容C，输出滤波电感L的一端连接全桥整流电路的输出端，L的另一端连接储能电容C的一端，C的另一端接地，负载并联在储能电容C的两端。
进一步地，所述高压大功率电源还包括输出侧电压尖峰吸收电路，所述的输出侧电压尖峰吸收电路包括二极管Ds、电阻Rs和电容Cs，其中，Ds的正极与输出滤波电感L的输入端相连，Ds的负极与Cs的一端相连，Cs的另一端接地，Rs的一端与Ds的负极相连，Rs的另一端与L的输出端相连。
进一步地，每路的隔离变压器采用平面PCB板式结构。
进一步地，所述续流电感采用基于高频隔离变压器的漏感予以实现。
本发明的有益效果是：本发明采用全桥电路输出串联的高压大功率电源设计方案，不仅可通过灵活调节串联输出模块的数量来实现高压输出，同时还具备连续大功率输出的特点。同时提出了主从控制方式，简化控制算法。另外基于平面式高频隔离变压器设计，可进一步优化高压、大功率电源的体积。
附图说明
图1是本发明的高压大功率电源的结构框图；
图2是本发明所采用的主从控制中的主模块控制方式示意图；
图3是本发明所采用的主从控制中的从模块前馈调制方式；
图4是本发明所采用的输出侧电压尖峰吸收电路。
具体实施方式
下面结合附图说明及具体实施方式对本发明进一步说明。
图1所示为本发明针对高压大功率应用场合所提出的电源设计方案，包括N路全桥模块；所述全桥模块包括四个开关管Qi1、Qi2、Qi3、Qi4组成的原边全桥驱动电路、四个二极管Di1、Di2、Di3、Di4组成的副边全桥整流电路、变压器Ti和续流电感Lsi，原边全桥驱动电路通过续流电感Lsi连接变压器Ti的原边线圈，副边全桥整流电路与变压器Ti的副边线圈相连；所述N个全桥模块的副边全桥整流电路串联，通过输出串联的方式可实现提高电压的目的。同时由于各路全桥模块都含有隔离变压器，因此输入侧可共地。本发明可灵活调整全桥电路的串联数量，以满足不同负载对电压的要求。该方案的另一个特点是，当一路出现故障时，不会对电源的整体输出电压造成影响，可靠性更高。
图2所示为本发明所采用的主从控制中主模块的控制方式，以第一个全桥模块作为主模块、其余全桥模块为从模块为例。其中，在主模块的隔离变压器T1中多设计出一对绕组，用以获得该路模块的输出电压信号。假定所述高压大功率电源的整体输出电压为vout，有N路全桥模块输出串联，那么主模块的输出参考电压vref则为vout/N，再通过传统的PI控制器(图2中的主控制器)完成对该主模块输出电压的控制。
附图3所示为本发明所采用的主从控制中从模块的前馈调制方式，由于各个模块的硬件结构一致，理论上如果主模块的输出电压控制为vout/N，那么，各路从模块依据主模块传递的控制信号，也能够实现各自输出电压为vout/N的目标。
在本发明中又进一步考虑了模块间硬件差异所导致的输出电压不一致的问题，在各路从模块中增加了前馈调节。当某路从模块依据主模块给定的控制信号vref，所产生的输出电压不等于vout/N，此时就进行前馈调节，在vref中乘以一个动态前馈系数M，新的控制信号变为vnref＝Mvref。例如当该路从模块输出电压低于vout/N，那么前馈系数M将步进式增加到大于1，进而加大该路的占空比，达到提高输出电压的目标。
附图4所示为本发明提出的输出侧电压尖峰吸收电路，相对于传统的RC吸收电路，该电路可以有效将整流电路两端的电压箝位在输出电压，并且可将一部分能量馈送回负载，从而降低吸收损耗。
本发明的电源还包括输出滤波电感L、储能电容C，输出滤波电感L的一端连接全桥整流电路的输出端，L的另一端连接储能电容C的一端，C的另一端接地，负载并联在储能电容C的两端。所述的输出侧电压尖峰吸收电路包括二极管Ds、电阻Rs和电容Cs，其中，Ds的正极与输出滤波电感L的输入端相连，Ds的负极与Cs的一端相连，Cs的另一端接地，Rs的一端与Ds的负极相连，Rs的另一端与L的输出端相连。
本发明的创新点主要针对以下几个方面：
(1)提出采用全桥电路输出串联的方式，提高输出电压。该方案可通过调整串联模块的数量来满足不同场合、不同负载的需求。
(2)提出采用主从的控制方式完成对输出电压的控制。设定一路全桥电路模块为主模块，并完成对该路主模块的输出电压闭环控制。然后将主模块的控制信号传递给从其他模块，从模块依据该控制信号进行前馈调节，来自适应调节各自输出电压。
(3)输出滤波采用附图4所示的电路结构，可有效抑制隔离变压器副边整流电路两端的反向电压尖峰。
(4)为了优化高压、大功率脉冲的整体体积，每路的隔离变压器采用平面PCB板式结构，同时续流电感采用基于高频隔离变压器的漏感予以实现。
本发明适用于为高压大功率负载进行供电，也可作为高压脉冲电源的输入源，应用场合广泛如医疗器件，环境治理，空气检测，激光类高端制造等领域。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种高压大功率电源，其特征在于：所述高压大功率电源包括N路全桥模块；所述全桥模块包括四个开关管Qi1、Qi2、Qi3、Qi4组成的原边全桥驱动电路、四个二极管Di1、Di2、Di3、Di4组成的副边全桥整流电路、变压器Ti和续流电感Lsi，原边全桥驱动电路通过续流电感Lsi连接变压器Ti的原边线圈，副边全桥整流电路与变压器Ti的副边线圈相连；所述N个全桥模块的副边全桥整流电路串联；所述高压大功率电源采用主从控制，其中，在主模块的隔离变压器中增加一对绕组，用以获得该路全桥模块的输出电压信号，再通过传统的PI控制器完成对该路全桥模块输出电压的闭环控制；各路从模块依据主模块传递的控制信号，以实现各从模块的输出电压控制；从模块采用前馈调制方式，以保证从模块的输出电压与主模块的输出电压均接近vout/N，其中vout为所述高压大功率电源的输出电压。
2.根据权利要求1所述的高压大功率电源，其特征在于：各路全桥模块的输入侧共地。
3.根据权利要求1所述的高压大功率电源，其特征在于：所述高压大功率电源还包括输出滤波电感L、储能电容C，输出滤波电感L的一端连接全桥整流电路的输出端，L的另一端连接储能电容C的一端，C的另一端接地，负载并联在储能电容C的两端。
4.根据权利要求3所述的高压大功率电源，其特征在于：所述高压大功率电源还包括输出侧电压尖峰吸收电路，所述的输出侧电压尖峰吸收电路包括二极管Ds、电阻Rs和电容Cs，其中，Ds的正极与输出滤波电感L的输入端相连，Ds的负极与Cs的一端相连，Cs的另一端接地，Rs的一端与Ds的负极相连，Rs的另一端与L的输出端相连。
5.根据权利要求1所述的高压大功率电源，其特征在于：每路的隔离变压器采用平面PCB板式结构。
6.根据权利要求1所述的高压大功率电源，其特征在于：所述续流电感采用基于高频隔离变压器的漏感予以实现。
CN201810131568.5A 2018-02-07 2018-02-07 一种高压大功率电源 Pending CN108696134A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810131568.5A CN108696134A (zh) 2018-02-07 2018-02-07 一种高压大功率电源

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810131568.5A CN108696134A (zh) 2018-02-07 2018-02-07 一种高压大功率电源

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN108696134A true CN108696134A (zh) 2018-10-23

Family

ID=63844429

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810131568.5A Pending CN108696134A (zh) 2018-02-07 2018-02-07 一种高压大功率电源

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108696134A (zh)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110038180A1 (en) * 2009-08-14 2011-02-17 System General Corp. Resonant power converter with half bridge and full bridge operations and method for control thereof
CN201918901U (zh) * 2010-12-10 2011-08-03 广东美的制冷设备有限公司 Dc-dc变换用输出电压隔离取样电路
CN102403712A (zh) * 2011-11-22 2012-04-04 奇瑞汽车股份有限公司 一种车载充电机中移相全桥二极管尖峰的处理电路
CN202384761U (zh) * 2011-12-28 2012-08-15 深圳市华高芯源科技有限公司 单激led恒流电源尖峰电压抑制保护电路
CN106169873A (zh) * 2016-07-21 2016-11-30 连云港杰瑞电子有限公司 适用于高压或大电流输出的混合串并联全桥电路及其控制方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110038180A1 (en) * 2009-08-14 2011-02-17 System General Corp. Resonant power converter with half bridge and full bridge operations and method for control thereof
CN201918901U (zh) * 2010-12-10 2011-08-03 广东美的制冷设备有限公司 Dc-dc变换用输出电压隔离取样电路
CN102403712A (zh) * 2011-11-22 2012-04-04 奇瑞汽车股份有限公司 一种车载充电机中移相全桥二极管尖峰的处理电路
CN202384761U (zh) * 2011-12-28 2012-08-15 深圳市华高芯源科技有限公司 单激led恒流电源尖峰电压抑制保护电路
CN106169873A (zh) * 2016-07-21 2016-11-30 连云港杰瑞电子有限公司 适用于高压或大电流输出的混合串并联全桥电路及其控制方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109687717B (zh) 一种功率可调lc输入串联输出并联直流变压器及控制方法
CN111446861B (zh) 直流/直流变换器及其控制方法
CN109895640A (zh) 一种电动汽车无线充电两级控制系统及控制方法
CN101944843B (zh) 多脉波整流系统的直流侧回收式谐波抑制系统及方法
CN201435678Y (zh) 一种用于行波管电源调制器的高压开关电源
CN102904454A (zh) 光伏发电系统中高效隔离直流变换器系统
CN101534056B (zh) 一种输出可调的变结构直流开关电源
CN109177757A (zh) 电动汽车无线充电系统及方法
CN108400709A (zh) 一种交错并联磁集成双极性三电平双向dc/dc变换器
CN109189140A (zh) 一种纹波电流产生电路
CN105305853A (zh) 采用有源功率因数校正技术的多脉波整流器及其设计方法
CN202918023U (zh) 一种电池组管理功率模块
CN110247573A (zh) 基于耦合电感双降压型子模块的模块化多电平拓扑结构及其控制方法
CN109889036A (zh) 一种追踪最高效率点的ipos直流充电电源
CN112152463B (zh) 一种双向充放电变换电路及其实现方法
CN111817368A (zh) 多模块串并联谐振高压充电装置
CN111786582A (zh) 一种使用低复杂度电力电子变压器的串联型12脉波整流器
CN208257661U (zh) 35kV振荡波系统的可控高压直流电源
CN207475266U (zh) 一种led应急灯恒功率充电电路
CN109818494A (zh) 一种高增益电压型准y源直流-直流变换器
CN108696134A (zh) 一种高压大功率电源
CN110212778A (zh) 一种非接触单管谐振变换器
CN208752488U (zh) 一种纹波电流产生电路
CN206524761U (zh) 一种高压宽范围降压变换器
CN112701804A (zh) 具有变耦合系数稳定性的非线性无线电能传输系统及方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20181023

RJ01 Rejection of invention patent application after publication