电能转换系统、DC-DC变换器及其电压尖峰抑制电路技术方案

本实用新型专利技术属于电转换领域，提供了一种电能转换系统、DC-DC变换器及其电压尖峰抑制电路。本实用新型专利技术通过在DC-DC变换器中采用包括钳位储能模块和电能转移模块的电压尖峰抑制电路，钳位储能模块将所述第一开关管的输入端所产生的电压尖峰进行钳位处理并储存电能，再由电能转移模块在控制器检测钳位储能模块的输出端对地的电压并相应地输出控制信号时，根据该控制信号将钳位储能模块所储存的电能转移至电容C2，实现了对电压尖峰的抑制，并将抑制电压尖峰所储存的电能转移至电容C2，最后由电容C2向负载供电，降低了第一开关管的开关损耗，有助于延长第一开关管的寿命，并提高DC-DC变换器的直流电转换效率和可靠性，且降低成本。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
电能转换系统、DC-DC变换器及其电压尖峰抑制电路
本技术属于电转换领域，尤其涉及ー种电能转换系统、DC-DC变换器及其电压尖峰抑制电路。
技术介绍
随着煤炭、石油、天然气等不可再生资源的減少，能源危机和环境污染问题日益严重，因此，对清洁能源的开发和有效利用就成为了ー个迫切需要解决的问题。目前，太阳能、风能、地热能等无污染的新能源已经被广泛利用并由相应的发电系统转换成电カ供给，而在对应的光伏发电系统、风能发电系统、地热能发电系统等发电系统中，DC-DC变换器是ー个重要的组成部分，其用于将光能、风能或地热能等能量进行转换所获取的电能进行电压变换后输送至电池进行储能，或者将电池中的电能进行电压转换后提供给用电设备。对于现有的新能源发电系统中的DC-DC变换器，由于耦合电感的漏感和引线电感等參数的影响，DC-DC变换器中的用于电压变换的开关管会在关断时在其输入端与输出端(如果该开关管为NMOS管，则NMOS管的漏极和源极分别为输入端和输出端)之间产生较高的电压尖峰，该电压尖峰会导致开关管的开关损耗增大，并会进而缩短其使用寿命，从而降低了直流电转换效率和可靠性。
技术实现思路
本技术的目的在于提供ー种DC-DC变换器的电压尖峰抑制电路，g在对DC-DC变换器中的开关管的输入端实现电压尖峰抑制，以达到减小开关管的开关损耗和延长开关管的使用寿命，并进而提升DC-DC变换器的直流电转换效率和可靠性的目的。本技术是这样实现的，ー种DC-DC变换器的电压尖峰抑制电路，与所述DC-DC变换器中的耦合电感Tl、第一开关管、ニ极管D3、电容C2及控制器连接，所述耦合电感Tl的初级线圈的异名端和次级线圈的同名端共接于所述第一开关管的输入端，所述第一开关管的输入端在所述第一开关管关断时会产生电压尖峰；所述控制器控制所述第一开关管的通断；所述ニ极管D3的阴极和所述电容C2的正极共接向负载的输入正端供电；所述电容C2的负极连接所述负载的输入负端；所述电压尖峰抑制电路包括:将所述第一开关管的输入端所产生的电压尖峰进行钳位处理并储存电能的钳位储能模块；以及在所述控制器检测所述钳位储能模块的输出端对地的电压并相应地输出控制信号时，根据所述控制信号将所述钳位储能模块所储存的电能转移至所述电容C2的电能转移模块；所述钳位储能模块的输入端连接所述第一开关管的输入端、所述耦合电感Tl的初级线圈的异名端和次级线圈的同名端，所述钳位储能模块的输出端连接所述控制器，所述钳位储能模块的地端与所述第一开关管的输出端共接于地，所述电能转移模块的输入端连接所述钳位储能模块的输出端，所述电能转移模块的输出端连接所述电容C2的正极，所述电能转移模块的控制端连接所述控制器，所述电能转移模块的地端与所述电容C2的负极共接于地。本技术还提供了ー种包括所述电压尖峰抑制电路的DC-DC变换器。本技术还提供了ー种包括所述DC-DC变换器的电能转换系统。本技术通过在DC-DC变换器中采用包括钳位储能模块和电能转移模块的电压尖峰抑制电路，钳位储能模块将所述第一开关管的输入端所产生的电压尖峰进行钳位处理并储存电能，再由电能转移模块在控制器检测钳位储能模块的输出端对地的电压并相应地输出控制信号时，根据该控制信号将钳位储能模块所储存的电能转移至电容C2，实现了对电压尖峰的抑制，并将抑制电压尖峰所储存的电能转移至电容C2，最后由电容C2向负载供电，有效地降低了第一开关管的开关损耗，有助于延长第一开关管的使用寿命，进而提高了 DC-DC变换器的直流电转换效率和可靠性。【附图说明】图1是本技术实施例提供的包括电压尖峰抑制电路的DC-DC变换器的结构示意图；图2是本技术实施例提供的包括电压尖峰抑制电路的DC-DC变换器的电路结构图；图3是本技术实施例提供的包括电压尖峰抑制电路的DC-DC变换器的示例电路结构图。【具体实施方式】为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一歩详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。本技术实施例通过在DC-DC变换器中采用包括钳位储能模块和电能转移模块的电压尖峰抑制电路，实现了对电压尖峰的抑制，并将抑制电压尖峰所储存的电能转移至电容C2,最后由电容C2向负载供电,有效地降低了第一开关管的开关损耗，有助于延长第一开关管的使用寿命，进而提高了 DC-DC变换器的直流电转换效率和可靠性。图1示出了本技术实施例提供的包括电压尖峰抑制电路的DC-DC变换器的结构，为了便于说明，仅示出了与本技术相关的部分，详述如下:DC-DC变换器包括耦合电感T1、第一开关管200、ニ极管D3、电容C2及控制器300，耦合电感Tl的初级线圈的同名端I接入直流电DC，耦合电感Tl的初级线圈的的异名端3和次级线圈的同名端2共接于第一开关管200的输入端，耦合电感Tl的次级线圈的异名端4连接ニ极管D3的阳极，第一开关管200的控制端和地端分别连接控制器300和地，第一开关管200的输入端在第一开关管200关断时会产生电压尖峰；控制器300控制第一开关管200的通断；ニ极管D3的阴极和电容C2的正极共接向负载400的输入正端供电；电容C2的负极连接负载400的输入负端。DC-DC变换器还包括电压尖峰抑制电路100，电压尖峰抑制电路100与耦合电感Tl、第一开关管200、二极管D3、电容C2及控制器300连接。电压尖峰抑制电路100包括:将第一开关管200的输入端所产生的电压尖峰进行钳位处理并储存电能的钳位储能模块101;以及在控制器300检测钳位储能模块101的输出端对地的电压并相应地输出控制信号时，根据该控制信号将钳位储能模块101所储存的电能转移至电容C2的电能转移模块102。钳位储能模块101的输入端连接第一开关管200的输入端、耦合电感Tl的初级线圈的异名端3和次级线圈的同名端2，钳位储能模块101的输出端连接控制器300，钳位储能模块101的地端与第一开关管200的输出端共接于地，电能转移模块102的输入端连接钳位储能模块101的输出端，电能转移模块102的输出端连接电容C2的正极，电能转移模块102的控制端连接控制器300，电能转移模块102的地端与电容C2的负极共接于地。图2示出了本技术实施例提供的包括电压尖峰抑制电路的DC-DC变换器的电路结构，为了便于说明，仅示出了与本技术相关的部分，详述如下:作为本技术一实施例，第一开关管200可以是三极管、MOS管、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor,绝缘栅双极型晶体管)或其他具备开关特性的半导体器件；如图3所示，当第一开关管200为NMOS管Ql时，NMOS管Ql的栅极、漏极和源极分别为第一开关管200的控制端、输入端和输出端,则电压尖峰就是产生于NMOS管Ql的漏极，同时该电压尖峰会使NMOS管Ql的漏极与源极之间的电压应力变大，并进而增大NMOS管Ql的开关损耗。作为本技术一实施例，钳位储能模块101包括第一半导体开关1011和电容Cl，第一半导体开关1011的`输入端为钳位储能模块101的输入端，第一半导体开关10本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种DC?DC变换器的电压尖峰抑制电路，与所述DC?DC变换器中的耦合电感T1、第一开关管、二极管D3、电容C2及控制器连接，所述耦合电感T1的初级线圈的异名端和次级线圈的同名端共接于所述第一开关管的输入端，所述第一开关管的输入端在所述第一开关管关断时会产生电压尖峰；所述控制器控制所述第一开关管的通断；所述二极管D3的阴极和所述电容C2的正极共接向负载的输入正端供电；所述电容C2的负极连接所述负载的输入负端；其特征在于，所述电压尖峰抑制电路包括：将所述第一开关管的输入端所产生的电压尖峰进行钳位处理并储存电能的钳位储能模块；以及在所述控制器检测所述钳位储能模块的输出端对地的电压并相应地输出控制信号时，根据所述控制信号将所述钳位储能模块所储存的电能转移至所述电容C2的电能转移模块；所述钳位储能模块的输入端连接所述第一开关管的输入端、所述耦合电感T1的初级线圈的异名端和次级线圈的同名端，所述钳位储能模块的输出端连接所述控制器，所述钳位储能模块的地端与所述第一开关管的输出端共接于地，所述电能转移模块的输入端连接所述钳位储能模块的输出端，所述电能转移模块的输出端连接所述电容C2的正极，所述电能转移模块的控制端连接所述控制器，所述电能转移模块的地端与所述电容C2的负极共接于地。...

【技术特征摘要】
1.ー种DC-DC变换器的电压尖峰抑制电路，与所述DC-DC变换器中的耦合电感Tl、第ー开关管、二极管D3、电容C2及控制器连接，所述耦合电感Tl的初级线圈的异名端和次级线圈的同名端共接于所述第一开关管的输入端，所述第一开关管的输入端在所述第一开关管关断时会产生电压尖峰；所述控制器控制所述第一开关管的通断；所述二极管D3的阴极和所述电容C2的正极共接向负载的输入正端供电；所述电容C2的负极连接所述负载的输入负端；其特征在于，所述电压尖峰抑制电路包括: 将所述第一开关管的输入端所产生的电压尖峰进行钳位处理并储存电能的钳位储能模块；以及 在所述控制器检测所述钳位储能模块的输出端对地的电压并相应地输出控制信号吋，根据所述控制信号将所述钳位储能模块所储存的电能转移至所述电容C2的电能转移模块； 所述钳位储能模块的输入端连接所述第一开关管的输入端、所述耦合电感Tl的初级线圈的异名端和次级线圈的同名端，所述钳位储能模块的输出端连接所述控制器，所述钳位储能模块的地端与所述第一开关管的输出端共接于地，所述电能转移模块的输入端连接所述钳位储能模块的输出端，所述电能转移模块的输出端连接所述电容C2的正极，所述电能转移模块的控制端连接所述控制器，所述电能转移模块的地端与所述电容C2的负极共接于地。2.如权利要求1所述的电压尖峰抑制电路，其特征在于，所述钳位储能模块包括第一半导体开关和电容Cl，所述第一半导体开关的输入端为所述钳位储能模块的输入端，所述第一半导体开关的输出端与电容Cl的第一端的共接点为所述钳位储能模块的输出端，所述电容Cl的第二端为所述钳位储能模块的地端。3.如权利要求2所述的电压尖峰抑制电路，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：马化盛，张化伟，
申请(专利权)人：深圳桑达国际电源科技有限公司，
类型：实用新型
国别省市：