CN110460232A - 一种具有隔离模块的直流电源 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有隔离模块的直流电源，包括直流电流源、内部并联输出电容C2、负载电容C1以及隔离模块；隔离模块包括电感L1，电阻R1，二极管D1，晶闸管T1及其触发控制器Trig1；电感L1一端连接负载电容C1的正极，另一端连接二极管D1的阴极；电阻R1的一端连接二极管D1的阴极，另外一端连接晶闸管T1的阴极；晶闸管T1的阳极连接输出电容C2的正极，输出电容C2的负极与负载电容C1的负极和二极管D1的阳极连接；触发控制器Trig1用于检测二极管D1的电流信号，控制晶闸管T1隔离或导通。通过本发明实现了电容C2和电容C1的自动隔离和自动导通，在电容C1放电之前断开直流电源与电容C1的连接，并且在电容C1放电完成后重新将直流电源和电容C1导通，实现再次充电。

Description

一种具有隔离模块的直流电源

技术领域

本发明涉及充电电源领域，特别是涉及一种具有隔离模块的直流电源。

背景技术

电容储能装置，一般会有重复频率放电的需求，其充电如果采用一般直流电源，由于其主要目标是电阻负载，在应用到电容充电上时，由于本身内部有较大的电容，该电容往往会参与到负载电容的放电中，导致放电电流偏大从而影响负载的放电效果，而且，电容上的电压降如果太多，会影响下一次的充电。

如果采用简单的串联电阻方法，会增加额外损耗。而常用的继电器开关由于是机械机构，不能满足负载电容重复放电的时间要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有隔离模块的直流电源，实现了直流电源中的自身电容和负载电容的自动隔离和自动导通，在负载电容放电之前断开直流电源与负载电容的连接，并且在负载电容放电完成后重新将直流电源和负载电容导通，实现再次充电。

为解决上述技术问题，本发明采用的具体技术方案是：

本发明提供了一种具有隔离模块的直流电源，包括直流电流源PS1和内部并联输出电容C2以及负载电容C1；

其改进之处是：

还包括隔离模块，所述隔离模块包括电感L1，电阻R1，二极管D1，晶闸管T1及其触发控制器Trig1；

电感L1一端连接负载电容C1的正极，另一端连接二极管D1的阴极；电阻R1的一端连接二极管D1的阴极，另外一端连接晶闸管T1的阴极；晶闸管T1的阳极连接输出电容C2的正极，输出电容C2的负极与负载电容C1的负极和二极管D1的阳极连接；

触发控制器Trig1用于检测二极管D1的电流信号，控制晶闸管T1隔离或导通。

进一步，所述电感L1的电感值由负载电容C1的容值以及负载电容C1的充电时间决定，具体关系式为：

其中，l1为电感L1的电感量；

t为负载电容C1的充电时间；

c1为负载电容C1的容值。

进一步地，所述电阻R1的阻值由电感L1的电感值、负载电容C1的容值、输出电容C2的容值决定，具体关系式为：

当c1>c2时，电阻R1的阻值为零，

当c1≤c2时，电阻R1的阻值为

其中，c2为输出电容C2的容值；

r1为电阻R1的阻值。

进一步地，为了对在初始放电时对晶闸管T1进行保护，上述直流电源中还包括限流电阻R2，所述限流电阻R2并联在晶闸管T1阴极和阳极两端。

本发明的有益效果是：

1、本发明通过设置隔离模块，通过触发控制器Trig1接收二极管的电流信号，可以控制断开晶闸管T1断开，使得直流电源中的电容不参与负载电容的放电过程，实现了负载电路放电过程的隔离，并且在负载电容放电完成后，触发控制器Trig1接收二极管的电流信号重新将直流电源和负载电容导通，实现再次充电，从而实现了负载电容的自动的、重复的充放电过程。

2、本发明的直流电源由于其内部的电容本身有一定的储能，在充电过程中可以缩短负载电容的充电时间。

附图说明

图1是实施例1的电路原理图；

图2是实施例2的电路原理图；

附图中各部件的标记如下：

C1、负载电容；C2、输出电容；D1、二极管；L1、电感；PS1、直流电流源；T1、晶闸管；Trig1、触发控制器；R1、电阻；R2、限流电阻。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

实施例1

请参阅图1，一种具有隔离模块的直流电源，包括直流电流源PS1、内部并联输出电容C2、隔离模块以及负载电容C1；

隔离模块包括电感L1，电阻R1，二极管D1，晶闸管T1及其触发控制器Trig1；

电感L1一端连接负载电容C1的正极，另一端连接二极管D1的阴极；电阻R1的一端连接二极管D1的阴极，另外一端连接晶闸管T1的阴极；晶闸管T1的阳极连接输出电容C2的正极，输出电容C2的负极与负载电容C1的负极和二极管D1的阳极连接；触发控制器Trig1用于检测二极管D1的电流信号，控制晶闸管T1隔离或导通。

该直流电源的工作原理是：

初始状态下，直流电源与负载电容通过晶闸管T1隔离；

首先，触发控制器Trig1触发晶闸管T1导通，电容C2向负载电容C1充电，负载电容C1充电结束后，由于晶闸管T1通过电流为零，因此晶闸管T1断开，直流电源和负载电容C1断开，负载电容C1向外部放电；

之后，当负载电容C1放电结束后，负载电容C1上的反向电压通过二极管D1和电感L1进行回收，二极管D1上的电流为正弦波形，触发控制器Trig1检测该电流信号的下降沿(也就是负载电容回收完成后)，在下降沿结束后产生一个晶闸管T1触发信号(该触发信号由电路自身产生，不用额外的信号产生电路)，晶闸管T1再次导通，电容C2再次向负载电容C1充电。

该直流电源的电压1000V，电流5A，内部电容C2的容值为300uF，负载电容C1的容值为50uF，因为负载电容C1、输出电容C2为串联结构，因此回路中等效电容的电容值为负载电容的放电重复频率为100Hz，其工作周期为t＝10ms，根据上述参数计算电感L1，构成的谐振回路的时间常数为还要考虑负载电容上的反压回收时间充电时间加回收时间要在一个工作周期内完成，即可得在这里选择l1＝20mH。因为c2>c1，输出电容C2向负载电容C1谐振充电结束后，如果电阻R1较小，就有可能会使负载电容上的电压大于直流电源的设置电压，也就是电容C2上的电压。另外一个方面，如果电阻R1过大，将会影响充电效率，因此，电阻R1的值r1存在一个优化区间，其刚刚使充电回路处于过阻尼即可，选择r1的区间为也就是22.5Ω＜r1＜45Ω，最后选择电阻R1的阻值为25Ω。如果是c1>c2，那么电阻R1可以为零，即可以采取短路。在工作过程中，直流电源设置充电电压800V，电流设置为5A，工作状态为一直充电。

实施例2

请参阅图2，其电路结构与实施例1基本相同，但是在该实施例中晶闸管阴阳极两端并联了限流电阻R2，该限流电阻R2的阻值为200kΩ，这样就可以保证在初始状态下，没有触发脉冲时，也能保持负载电容上的电压，而且当负载电容工作时，因为该限流电阻的阻值较大，也能起到隔离作用。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (4)

1.一种具有隔离模块的直流电源，包括直流电流源PS1、内部并联输出电容C2以及负载电容C1；

其特征在于：

还包括隔离模块，所述隔离模块包括电感L1，电阻R1，二极管D1，晶闸管T1及其触发控制器Trig1；

电感L1一端连接负载电容C1的正极，另一端连接二极管D1的阴极；电阻R1的一端连接二极管D1的阴极，另外一端连接晶闸管T1的阴极；晶闸管T1的阳极连接输出电容C2的正极，输出电容C2的负极与负载电容C1的负极和二极管D1的阳极连接；

触发控制器Trig1用于检测二极管D1的电流信号，控制晶闸管T1隔离或导通。

2.根据权利要求1所述的一种具有隔离模块的直流电源，其特征在于：所述电感L1的电感值由负载电容C1的容值以及负载电容C1的充电时间决定，具体关系式为：

其中，l1为电感L1的电感量；

t为负载电容C1的充电时间；

c1为负载电容C1的容值。

3.根据权利要求1所述的一种具有隔离模块的直流电源，其特征在于：所述电阻R1的阻值由电感L1的电感值、负载电容C1的容值、输出电容C2的容值决定，具体关系式为：

当c1>c2时，电阻R1的阻值为零，

当c1≤c2时，电阻R1的阻值为

其中，c2为输出电容C2的容值；

r1为电阻R1的阻值。

4.根据权利要求1所述的一种具有隔离模块的直流电源，其特征在于：还包括限流电阻R2，所述限流电阻R2并联在晶闸管T1阴极和阳极两端。