直流母线电容的均压装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电容均压技术领域，特别涉及一种直流母线电容的均压装置。
【背景技术】
[0002] 现代电力电子装置的发展趋势是高电压、大容量和高频化。在越来越多的情况下， 输入侧的电容需要选用容值较大、耐压值较高的电容。铝电解电容由于电容量大、价格便宜 而受到广泛使用，但由于其最高耐压值为450V，因此在输入侧的电压较高时一般会将两个 或者多个铝电解电容串联使用。
[0003] 但是由于电容在制造和使用过程中很难保证其参数完全一致，很小的容值或漏电 流的差异都会导致电容两端的电压不一致。如果各电容上的电压差异很大，不但会缩短电 容的使用寿命，严重时会导致电容损坏，影响与电容并联的其它电路，因此，在实际使用中， 一般会采用一些均压方法以保证各电容上的电压相等。
[0004] 例如，可以通过在每个串联电容上并联电阻进行均压，但是该方法会降低变换器 的效率并且发热明显，使环境温度升高，不利于变换器工作。另外，可以加入钳位电路以保 证电容上的电压不超过其额定电压，但是该方法并不能实现电容的均压。此外，还有一些变 换器通过加入一些控制策略来实现均压，但这些方法通常需要采集电容的偏差电压而且控 制方法复杂，不具备通用性。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的旨在至少解决上述的技术缺陷之一。
[0006] 为此，本发明的目的在于提出一种直流母线电容的均压装置，不仅能够实现对直 流母线电容的均压，而且能量损耗低。
[0007] 为达到上述目的，本发明的实施例提出了一种直流母线电容的均压装置，所述直 流母线电容包括N个串联的电容，其中，N为大于1的整数，所述均压装置包括：N个LLC谐 振变换器，所述N个串联的电容与所述N个LLC谐振变换器一一对应相连，所述N个LLC谐 振变换器的输出端并联，其中，所述N个LLC谐振变换器均工作在各自的串联谐振点；Buck 电路，所述Buck电路与所述N个LLC谐振变换器的输出端相连，所述Buck电路用于对所述 N个LLC谐振变换器进行闭环调节以输出稳定的直流电压。
[0008] 根据本发明实施例的直流母线电容的均压装置，N个LLC谐振变换器均工作在各 自的串联谐振点，Buck电路对N个LLC谐振变换器进行闭环调节以输出稳定的直流电压。 因此，本发明实施例的直流母线电容的均压装置不仅能够实现对直流母线电容的均压，而 且能量损耗低，其电路输出可作为辅助供电系统使用。
[0009] 根据本发明的一个实施例，通过调节所述每个LLC谐振变换器中开关管的工作频 率以使所述N个LLC谐振变换器工作在所述串联谐振点，所述串联谐振点的频率为第一开 关频率。
[0010] 根据本发明的一个实施例，所述N个LLC谐振变换器的电路结构相同，其中，单个 LLC谐振变换器包括：串联的第一开关管和第二开关管，所述第一开关管的第一端为所述 单个LLC谐振变换器的第一输入端，所述第一开关管的第二端与所述第二开关管的第一端 相连，所述第二开关管的第二端为所述单个LLC谐振变换器的第二输入端，所述第一开关 管的第二端与所述第二开关管的第一端之间具有第一节点；谐振电感，所述谐振电感的一 端与所述第一节点相连；谐振电容，所述谐振电容的一端与所述第二开关管的第二端相连； 激磁电感，所述激磁电感的一端与所述谐振电感的另一端相连，所述激磁电感的另一端与 所述谐振电容的另一端相连；副边带中心抽头的变压器，变压器原边的一端与所述激磁电 感的一端的相连，所述变压器原边的另一端与所述激磁电感的另一端的相连；第一二极管， 所述第一二极管的阳极与变压器副边的一端相连；第二二极管，所述第二二极管的阳极与 所述变压器副边的另一端相连；第一电容，所述第一电容的一端分别与所述第一二极管的 阴极和所述第二二极管的阴极相连，并作为所述单个LLC谐振变换器的第一输出端，所述 第一电容的另一端与所述变压器的中心抽头相连后接地，并作为所述单个LLC谐振变换器 的第二输出端。
[0011] 根据本发明的一个实施例，所述第一开关频率根据以下述公式获得：
【主权项】
1. 一种直流母线电容的均压装置，其特征在于，所述直流母线电容包括N个串联的电 容，其中，N为大于1的整数，所述均压装置包括： N个LLC谐振变换器，所述N个串联的电容与所述N个LLC谐振变换器一一对应相连， 所述N个LLC谐振变换器的输出端并联，其中，所述N个LLC谐振变换器均工作在各自的串 联谐振点； Buck电路，所述Buck电路与所述N个LLC谐振变换器的输出端相连，所述Buck电路用 于对所述N个LLC谐振变换器进行闭环调节以输出稳定的直流电压。
2. 如权利要求1所述的直流母线电容的均压装置，其特征在于，通过调节所述每个LLC 谐振变换器中开关管的工作频率以使所述N个LLC谐振变换器工作在所述串联谐振点，所 述串联谐振点的频率为第一开关频率。
3. 如权利要求2所述的直流母线电容的均压装置，其特征在于，所述N个LLC谐振变换 器的电路结构相同，其中，单个LLC谐振变换器包括： 串联的第一开关管和第二开关管，所述第一开关管的第一端为所述单个LLC谐振变换 器的第一输入端，所述第一开关管的第二端与所述第二开关管的第一端相连，所述第二开 关管的第二端为所述单个LLC谐振变换器的第二输入端，所述第一开关管的第二端与所述 第二开关管的第一端之间具有第一节点； 谐振电感，所述谐振电感的一端与所述第一节点相连； 谐振电容，所述谐振电容的一端与所述第二开关管的第二端相连； 激磁电感，所述激磁电感的一端与所述谐振电感的另一端相连，所述激磁电感的另一 端与所述谐振电容的另一端相连； 副边带中心抽头的变压器，变压器原边的一端与所述激磁电感的一端的相连，所述变 压器原边的另一端与所述激磁电感的另一端的相连； 第一二极管，所述第一二极管的阳极与变压器副边的一端相连； 第二二极管，所述第二二极管的阳极与所述变压器副边的另一端相连； 第一电容，所述第一电容的一端分别与所述第一二极管的阴极和所述第二二极管的阴 极相连，并作为所述单个LLC谐振变换器的第一输出端，所述第一电容的另一端与所述变 压器的中心抽头相连后接地，并作为所述单个LLC谐振变换器的第二输出端。
4. 如权利要求3所述的直流母线电容的均压装置，其特征在于，所述第一开关频率根 据以下述公式获得： ，rl = 1 / 2疋猛 其中，4为所述第一开关频率，k为所述谐振电感的电感值，Q为所述谐振电容的电 容值。
5. 如权利要求1所述的直流母线电容的均压装置，其特征在于，所述N个串联的电容均 为电解电容。
6. 如权利要求1所述的直流母线电容的均压装置，其特征在于，所述Buck电路具体包 括： 功率开关管，所述功率开关管的第一端为所述Buck电路的第一输入端； 二极管，所述二极管的阴极与所述功率开关管的第二端相连，所述二极管的阳极为所 述Buck电路的第二输入端和所述Buck电路的第一输出端； 电感，所述电感的一端分别与所述功率开关管的第二端和所述二极管的阴极相连，所 述电感的另一端为所述Buck电路的第二输出端； 电容，所述电容的一端与所述电感的另一端相连，所述电容的另一端与所述二极管的 阳极相连。
【专利摘要】本发明公开了一种直流母线电容的均压装置，直流母线电容包括N个串联的电容，其中，N为大于1的整数，均压装置包括：N个LLC谐振变换器，N个串联的电容与N个LLC谐振变换器一一对应相连，N个LLC谐振变换器的输出端并联，其中，N个LLC谐振变换器均工作在各自的串联谐振点；Buck电路，Buck电路与N个LLC谐振变换器的输出端相连，Buck电路用于对N个LLC谐振变换器进行闭环调节以输出稳定的直流电压。该均压装置不仅能够实现对直流母线电容的均压，而且能量损耗低。
【IPC分类】H02M3-335, H02M1-34
【公开号】CN104734483
【申请号】CN201510107098
【发明人】郝瑞祥, 贺涛, 游小杰, 李艳, 郑琼林, 刘建强, 杨中平, 林飞, 郭希铮, 李虹, 黄先进
【申请人】北京交通大学
【公开日】2015年6月24日
【申请日】2015年3月11日