一种高压直流取电电源电路制造技术

本发明专利技术公开一种高压直流取电的电源电路，电源电路包括多个分压电阻和第一直流转换器；所述多个分压电阻串联形成电容组，电容组与外部电源相连；所述直流转换器包括多路输入电源接口，其中每一路所述输入电源接口分别连接至对应的所述分压电容的两端，所述第一直流转换器的输出端连接至外部负载；所述第一直流转换器的每一路所述输入电源接口分别接收对应的所述分压电容两端的分压电压，所述第一直流转换器将所述分压电压合成后输出至所述外部负载。采用上述技术方案后，通过改变分压电容数量及第二直流转换器的数量，使得高压电源不再受制于开关功率器件的耐压限制，接入的输入电源电压可以更高。源电压可以更高。源电压可以更高。

【技术实现步骤摘要】
一种高压直流取电电源电路


[0001]本专利技术涉及电源电路领域，特别涉及一种高压直流取电电源电路。

技术介绍

[0002]随着科技的发展和社会的进步，人们对于能源的需求日益增长，尤其是在高压变频器、电动汽车、高铁、轨交等领域，对于高效、稳定的电源供应有着极高的要求。然而，传统的功率可调电源由于其体积大、电路结构复杂、功率调节灵敏度低以及电源功率不易扩展等问题，已经无法满足现代社会的需求。
[0003]其中中国专利CN201320629846.2一种高频隔离型高压直流取电的电源装置中展示了现有技术中高压直流电源使用高频变换降压方式的其中一种电路拓扑结构，如图1所示，为该电源装置的电路拓扑结构图，该拓扑结构图的核心思想是使用了半桥电路的特点，采用了考虑功率开关管T1和T2最大的承受电压等于Uin的设计理念，可以根据T1和T2耐受能力决定最大的输入电压；
[0004]如图2所示，为现有技术中的高压直流电源使用高频变换的降压方式的另一种拓扑结构图，这种拓扑结构应用广泛，它和图1的差别在使用双管正激或者双管反激的方式，功率开关管S1和S2的最高电压可以被限定在Uin处。
[0005]然而根据研究表明，上述两种现有技术中的高压直流电源的高频变换降压方式都存在一定的缺陷：
[0006]1、无论是图1还是图2所使用的高压直流电源使用高频变换降压方式，都存在输入电压条件受限于功率开关管的耐压值，很难做到更高电压的变换。目前市场上已有的最高的MOS的耐压值为1700V，而IGBT虽然有更高的耐压值但是并不适合于应用在低功率的应用领域，并且高耐压的功率开关管价格昂贵。
[0007]2、上述两种技术方案都很难实现1500V以上的高压直流电源的取电。
[0008]3、在高压变换的过程中，通常对隔离电压的要求也会提高，所以即使选择异形电感和光耦也同样会带来成本的提升。
[0009]因此，为了满足我国绿色环保低碳政策的推行，以及高压变频器、电动汽车、高铁、轨交等产品对于高效、稳定电源的需求，本技术方案对传统的功率可调电源进行改进和优化，以提高其工作效率，减小其体积，简化其电路结构，提高其功率调节灵敏度，以及增强其电源功率的扩展性。

技术实现思路

[0010]为了克服上述技术缺陷，本专利技术提供了一种高压直流取电电源电路，通过引入分压电压的概念，使得高压电源不再受制于开关功率器件的耐压限制，接入的输入电源电压可以更高。
[0011]本专利技术采用以下技术方案：
[0012]一种高压直流取电电源电路，其中，具体包括：
[0013]多个分压电容，所述分压电容串联形成电容组，所述电容组连接外部电源；
[0014]第一直流转换器，所述第一直流转换器包括多路输入电源接口，每一路所述输入电源接口分别连接至对应的所述分压电容的两端，所述第一直流转换器的输出端连接至外部负载；
[0015]所述第一直流转换器的每一路所述输入电源接口分别接收对应的所述分压电容两端的分压电压，所述第一直流转换器将所述分压电压合成后输出至所述外部负载。
[0016]优选的，第一直流转换器还包括：
[0017]多个第二直流转换器，每个所述第二直流转换器均连接在对应的所述分压电容和所述第一直流转换器的一个所述输入电源接口之间。
[0018]优选的，每个所述第二直流转换器的输入端连接至对应的所述分压电容的两端，每个所述第二直流转换器的输出端连接至所述第一直流转换器中对应的一个所述输入电源接口；
[0019]每个所述第二直流转换器分别用于将对应的所述分压电容两端的所述分压电压传递至所述第一直流转换器中。
[0020]优选的，所述第一直流转换器包括多个输入模块以及一个输出模块，多个所述输入模块和所述输出模块之间通过变压器耦合，所述输出模块的输出端作为所述第一直流转换器的输出端；
[0021]每个所述输入模块分别包括：
[0022]一个所述输入电源接口；
[0023]一个功率开关管，所述功率开关管的输入端连接至所述输入电源接口的负极；
[0024]一个输入电感，所述输入电感连接在所述输入电源接口的正极和所述功率开关管的输出端之间；
[0025]所有所述输入模块中的所述输入电感组合形成所述变压器的输入端。
[0026]优选的，所述输出模块包括：
[0027]输出电感，作为所述变压器的输出端；
[0028]输出二极管，所述输出二极管的正极连接至所述输出电感的一端，所述输出二极管的负极通过一个输出滤波电容连接至所述输出电感的另一端；
[0029]所述输出模块的输出端连接至所述输出滤波电容的两端，用于获取所述输出滤波电容两端的电压并输出至所述外部负载。
[0030]优选的，所述第一直流转换器还包括：
[0031]隔离驱动模块，分别连接至每个所述输入模块中的所述功率开关管的控制端，用于隔离控制信号和开关功率器件；
[0032]控制器模块，连接所述隔离驱动模块，用于处理采集到的各支路数据；
[0033]处理模块，连接所述控制器模块，用于在所述控制器模块的控制下采集和处理各输入端和输出端的电压电流，实现了电压电流信号的检测、处理和故障的检测功能；
[0034]辅助电源模块，分别连接所述隔离驱动模块、所述控制器模块和所述处理模块，用于给处理模块、控制器模块、隔离驱动模块供电。
[0035]优选的，所述第二直流转换器为隔离式的高频电源。
[0036]优选的，所述的功率开关管为MOS管或者IGBT管或者碳化硅SiC功率器件或者IGCT
可控型功率开关器件。
[0037]优选的，所述的控制器模块包括模拟控制器或者数字控制器。
[0038]上述技术方案具有如下优点或有益效果：
[0039]1.通过创新的设计和优化，本专利技术实现了高压电源不再受制于开关功率器件的耐压限制。这意味着可以接入的输入电源电压可以更高，从而极大地扩展了产品的应用范围和适用场景。这一创新不仅提高了产品的通用性和适应性，也为用户提供了更多的选择和便利。
[0040]2.本专利技术还实现了低成本的输入输出间的电气隔离。这一设计有效地提高了产品的安全性和稳定性，同时也降低了生产成本。这意味着用户可以以更低的价格获得更高质量和更安全的产品，从而提高了产品的市场竞争力。
[0041]总的来说，本专利技术通过创新设计和优化，成功地解决了高压电源受制于开关功率器件耐压限制的问题，实现了低成本的输入输出间电气隔离，并且减小了设备体积，提高了工作效率，使系统成本大幅降低。这些改进使产品在市场上具有很高的竞争力，对用户来说也有很大的吸引力。
附图说明
[0042]参考所附附图，以更加充分的描述本专利技术的实施例。然而，所附附图仅用于说明和阐述，并不构成对本专利技术范围的限制。
[0043]图1为现有技术中的一种电路拓扑结构图；
[0044]图2为现有技术中的另一种电路拓扑结构图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高压直流取电电源电路，其特征在于，具体包括：多个分压电容，所述分压电容串联形成电容组，所述电容组连接外部电源；第一直流转换器，所述第一直流转换器包括多路输入电源接口，每一路所述输入电源接口分别连接至对应的所述分压电容的两端，所述第一直流转换器的输出端连接至外部负载；所述第一直流转换器的每一路所述输入电源接口分别接收对应的所述分压电容两端的分压电压，所述第一直流转换器将所述分压电压合成后输出至所述外部负载。2.根据权利要求1所述的一种高压直流取电电源电路，其特征在于，还包括：多个第二直流转换器，每个所述第二直流转换器均连接在对应的所述分压电容和所述第一直流转换器的一个所述输入电源接口之间。3.根据2所述的一种高压直流取电电源电路，其特征在于，每个所述第二直流转换器的输入端连接至对应的所述分压电容的两端，每个所述第二直流转换器的输出端连接至所述第一直流转换器中对应的一个所述输入电源接口；每个所述第二直流转换器分别用于将对应的所述分压电容两端的所述分压电压传递至所述第一直流转换器中。4.根据权利要求1所述的一种高压直流取电电源电路，其特征在于，所述第一直流转换器包括多个输入模块以及一个输出模块，多个所述输入模块和所述输出模块之间通过变压器耦合，所述输出模块的输出端作为所述第一直流转换器的输出端；每个所述输入模块分别包括：一个所述输入电源接口；一个功率开关管，所述功率开关管的输入端连接至所述输入电源接口的负极；一个输入电感，所述输入电感连接在所述输入电源接口的正极和所述功率开关管的输出端之间...

【专利技术属性】
技术研发人员：路博，齐亮，王旭，陈江洪，李守法，仲华，潘嘉科，廖晓卉，陈光，任雷雷，于少志，陶益民，陈孝林，任兆文，杨宸涵，龚心雨，
申请(专利权)人：上海电气富士电机电气技术有限公司，
类型：发明
国别省市：