专利名称：一种基于igbt和pwm技术的高效直流变压器电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种变压器电路，特别的涉及对直流电源进行电压变换的直流变压器电路。
背景技术：
电源系统中，很多情况下，供电电源为直流电源，其电压为某一等级，但负载可能是电压等级不同的多种用电设备，这就要求对电源的直流电压进行变换，以满足不同的用电设备对电源电压的不同要求。这种变换应当在两个方面与交流变压器有着共同之处，即 ①.高效率，直流变压器的运行效率应当不低于交流变压器。②.电压比等于电流的反比， 类似于交流变压器，原、付边电压比等于付、原边电流比。由于直流电流不会象交流电流那样产生交变磁场，因此不可能将交流变压器的变压原理用在直流电路中，这给直流电压变换带来很大困难，许多情况下依靠串入电阻降压，非常不经济，造成很大的电能浪费。
发明内容
基于上述原因，本发明目的是提供一种可靠的基于IGBT和PWM技术的高效直流变压器电路，用于解决供电系统中不同直流电压等级的转换问题。本发明基于IGBT三极管并结合脉冲宽度调制原理(PWM)，采用电感、电容、电力二极管等电子器件构成一种直流变压器电路。采用绝缘栅双极晶体管(IGBT)作电子开关，在 IGBT管子的栅极和发射极(G-E)之间送入PWM驱动脉冲。电感器和电容器作为储能元件， 直流电压从电路的一端输入，经过变换的直流电压从电路的另一端输出(极性相反)。输出的直流电压可以高于输入的直流电压，即升压；也可以低于输入电压，即降压。升压或者
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降压取决于输入IGBT的PWM驱动脉冲的占空比，即输入输出电压关系为-.U0 =~~￡，式
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中Utl为经过变换后输出直流电压，E为变换前输入直流电压，α为PWM驱动信号的占空比。 当0 < α < ^时为降压，当^ < α < 1时为升压。本发明电路的输入端联接于供电系统的直流母线上，电路的输出端联接于用电设备的直流电源线上，电路中不再附加任何电源或交流环节，但PWM驱动信号应当与信号源隔1 °本发明具体技术方案如下—种基于IGBT和PWM技术的高效直流变压器电路，具有用来与变换前直流电源联接的输入端和用来与负载联接的输出端，上述输入端正、负极之间分别连接IGBT管、电感、 电容和电力二极管；上述电容与电力二极管串联后与电感并联，IGBT管串联在输入端的直流电源正极，上述输出端设在电容的两端；上述IGBT管的栅极和发射极之间输入PWM驱动脉冲。上述IGBT管的电流参数为负载电流的1. 5 2倍，电压参数为直流电源的2 2. 5倍；电力二极管为快恢复二极管，反向耐压参数为直流电源的2 2. 5倍，正向电流参数为负载电流的1.5 2倍。上述PWM脉冲频率为20 !35KHZ，开通电平为12 20V，关断电平为-10 0V。本发明的主要特点在于很好地解决了直流变压问题，具有效率高，噪声低等优点； 由于采用了 IGBT，其本身功耗很小，又由于电感中电流几乎为直流电流，铜损和铁损较交流变压器小得多，因此该直流变压器的效率很高，总效率>90%。
下面结合附图对本发明的实施例做进一步的详细描述。图1为本发明直流变压器电路原理图。图2为电源电流和负载电流的波形示意图。
具体实施例方式见图1和图2，本发明电路输入端用来连接变换前电源，输出端用来连接负载即用电设备。电路包括IGBT管、电力二极管、电感和电容，首先电容与电力二极管串联，然后和电感并联，形成的并联电路再和IGBT管串联。上述变压器输出端为电容的两端，即负载与电容并联，IGBT管的栅极和发射极通入PWM脉冲信号。上述变压器电路中采用的电感L值足够大，电容C值也足够大，使电感电流k和电容电压即负载电压Utl基本为恒值。本发明电路的基本工作原理是当IGBT管(也即可控开关V)处于通态时，电源 E经V向电感L供电使其贮存能量，此时电流为I1，方向为从电源的正极流向电源负极。同时，电容C维持输出电压基本恒定并向负载R供电。此后，当V关断，电感L中贮存的能量向负载释放，电流为i2，方向如附图1所示。可见，负载电压极性为上负下正，与电源电压极性相反。稳态时，一个周期T内电感L两端电压&对时间的积分为零，即J^MiA = 0。当本发明电路IGBT管处于通态期间时，他=E ；而当V处于断态期间时，U1 = U0,
权利要求
1.一种基于IGBT和PWM技术的高效直流变压器电路，具有用来与变换前直流电源联接的输入端和用来与负载联接的输出端，其特征在于上述输入端正、负极之间分别连接 IGBT管、电感、电容和电力二极管；上述电容与电力二极管串联后与电感并联，IGBT管串联在输入端正极，上述输出端设在电容的两端；上述IGBT管的栅极和发射极之间输入PWM驱动脉冲。
2.根据权利要求1所述的一种基于IGBT和PWM技术的高效直流变压器电路，其特征在于上述IGBT管的电流参数为负载电流的1. 5 2倍，电压参数为直流电源的2 2. 5倍； 电力二极管为快恢复二极管，反向耐压参数为直流电源的2 2. 5倍，正向电流参数为负载电流的1. 5 2倍。
3.根据权利要求1所述的一种基于IGBT和PWM技术的高效直流变压器电路，其特征在于上述PWM脉冲频率为20 35KHZ，开通电平为12 20V，关断电平为-10 0V。
全文摘要
本发明涉及一种变压器电路，特别的涉及对直流电源进行电压变换的直流变压器电路。目的是提供一种可靠的基于IGBT和PWM技术的高效直流变压器电路，用于解决供电系统中不同直流电压等级的转换问题。一种基于IGBT和PWM技术的高效直流变压器电路，具有用来与变换前直流电源联接的输入端和用来与负载联接的输出端，上述输入端正、负极之间分别连接IGBT管、电感、电容和电力二极管；上述电容与电力二极管串联后与电感并联，IGBT管串联在输入端的直流电源正极；上述输出端设在电容的两端；上述IGBT管的栅极和发射极之间输入PWM驱动脉冲。本发明的主要特点在于很好地解决了直流变压问题，具有效率高，噪声低等优点。
文档编号H02M3/10GK102361401SQ20111035892
公开日2012年2月22日 申请日期2011年11月14日 优先权日2011年11月14日
发明者姚广平 申请人:常州捷讯电子有限公司