可灵活配置输入的高压辅助电源的制作方法

本发明涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种可灵活配置输入的高压辅助电源。

背景技术：

大量电力电子设备如静止型动态无功补偿装置(svg)、高频变压器、模块化多电平换流器(modularmultilevelconverter，mmc)、光伏逆变器等配合电网运行使用，不同等级的高压交直流电随处可见。电子设备除了配合高压交直流电运行外，其控制部分的电源、二次回路供电等级低，一般采用交流或直流输入，输出24v的开关电源，其输入电压可以在一定范围内波动。

在高压场合，传统开关电源的输入范围远远低于高压等级范围，取电方式显得不够灵活，成为困难。

上述内容仅用于辅助理解本发明的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。

技术实现要素：

本发明的主要目的在于提供一种可灵活配置输入的高压辅助电源，旨在解决现有技术中传统开关电源的输入方式低于高压等级范围、且取电方式不够灵活的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供一种可灵活配置输入的高压辅助电源，所述电源包括：均压电路、反激式dc/dc变换电路和反馈控制电路；

所述均压电路，用于对输入电能进行均压处理，以获得均分电压；

所述反激式dc/dc变换电路，用于在所述反馈控制电路的控制下将均分电压变换为满足预设条件的输出电能。

优选地，所述均压电路包括：串联连接的n个电容，所述n为大于等于2的整数。

优选地，各电容两端并联有阻值相同的无源器件。

优选地，所述反激式dc/dc变换电路包括n个双管反激式dc/dc变换器，所述双管反激式dc/dc变换器与所述电容一一对应，各双管反激式dc/dc变换器分别并联于对应的电容两端。

优选地，各双管反激式dc/dc变换器包括：变压器、两个功率开关管和两个嵌位二极管，所述功率开关管和嵌位二极管一一对应，所述功率开关管和对应的嵌位二极管串联后与所述变压器的原边并联，所述功率开关管的控制端与所述反馈控制电路相连。

优选地，所述功率开关管为n型场效应管。

优选地，所述电源还包括：n个整流电路；

所述整流电路与双管反激式dc/dc变换器一一对应，所述整流电路的输入端与对应的双管反激式dc/dc变换器的变压器的副边连接。

优选地，所述电源还包括：滤波电路；

所述滤波电路的输入端与各整流电路的输出端分别连接。

优选地，所述反馈控制电路包括：pwm控制器、n个驱动模块、电流采样单元和电压采样单元，所述电流采样单元、电压采样单元及n个所述驱动模块分别与所述pwm控制器相连；

所述驱动模块和所述双管反激式dc/dc变换器一一对应，所述驱动模块与对应的双管反激式dc/dc变换器中的功率开关管的控制端相连，所述电流采样单元与所述变压器的原边连接，所述电压采样单元与所述滤波电路输出端连接。

优选地，所述pwm控制器包括：参考电压生成单元、第一比较器和第二比较器；

所述参考电压生成单元，用于生成参考电压；

所述第一比较器，用于将所述参考电压和电压采样单元所采集的电压进行比较，并根据电压比较结果生成参考电流；

所述第二比较器，用于将所述参考电流和电流采样单元所采集的电流进行比较，根据电流比较结果生成pwm信号，并将生成的pwm信号传输至各驱动模块。

本发明通过均压电路对输入电能均压处理，并通过反激式dc/dc变换电路在所述反馈控制电路的控制下将均分电压变换为满足预设条件的输出电能，实现了满足任意高压等级的输入电能、且稳定输出的辅助电源，从而能够直接就地取电产生低等级电压，不但可以节约项目硬件成本，还可灵活配置输入电压。

附图说明

图1为本发明第一种实施例的可灵活配置输入的高压辅助电源的结构框图；

图2为本发明第二种实施例中可灵活配置输入的高压辅助电源的结构框图；

图3为本发明实施例中电能输入侧的结构示意图；

图4为本发明实施例中pwm信号的信号产生示意图；

图5为本发明实施例中pwm控制器的具体结构示意图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

参照图1，本发明第一实施例提供一种可灵活配置输入的高压辅助电源，所述电源包括：均压电路、反激式dc/dc变换电路和反馈控制电路；

所述均压电路，用于对输入电能进行均压处理，以获得均分电压；

所述反激式dc/dc变换电路，用于在所述反馈控制电路的控制下将均分电压变换为满足预设条件的输出电能。

本实施例通过均压电路对输入电能均压处理，并通过反激式dc/dc变换电路在所述反馈控制电路的控制下将均分电压变换为满足预设条件的输出电能，实现了满足任意高压等级的输入电能、且稳定输出的辅助电源，从而能够直接就地取电产生低等级电压，不但可以节约项目硬件成本，还可灵活配置输入电压。

参照图2，所述均压电路可包括：串联连接的n个电容(即图中的“电容1”、“电容2”…、“电容n”)，所述n为大于等于2的整数。

对于均压电路中串联的电容而言，需要注意的是电容的漏电流不同导致内阻不同，为保证均分电压相等，可在各电容两端并联有阻值相同的无源器件，在具体实现中，所述无源器件可采用电阻，参照图3，即各电容两端并联有阻值相同的电阻，当然，所述无源器件也可采用其他元器件。

在具体实现中，每个电容可均压最大到1000v，可根据现场高压线路的电压等级计算出n的值。高压线路中双管控制变压器原边的功率开关管的电压耐压等级比单管控制要求低，一般电压应力为变换器输入电压，开关管参数的选取会直接影响变换器的性能。

各种电力电子设备存在于高压场合，电压等级高对单独使用一个反激式变换器的功率开关器件和钳位二极管的耐压要求高，故而，对于高电压等级环境，根据需要，参照图2，所述反激式dc/dc变换电路可包括n个双管反激式dc/dc变换器(即对应图中的“双管反激式dc/dc变换器1”、“双管反激式dc/dc变换器2”、…、“双管反激式dc/dc变换器n”)，所述双管反激式dc/dc变换器与所述电容一一对应，各双管反激式dc/dc变换器分别并联于对应的电容两端。

由于变压器的副边输出为高频方波信号，需要进行整流和滤波，本实施中，所述电源还包括：n个整流电路(即对应图中的“整流1”、“整流2”…、“整流n”)；

所述整流电路与双管反激式dc/dc变换器一一对应，所述整流电路的输入端与对应的双管反激式dc/dc变换器的变压器的副边连接。

相应地，所述电源还包括：滤波电路(即对应图中的“滤波”)；

所述滤波电路的输入端与各整流电路的输出端分别连接。

为保证变换器效率，在具体实现中，参照图3，各双管反激式dc/dc变换器可包括：变压器、两个功率开关管101和两个嵌位二极管102，所述功率开关管101和嵌位二极管102一一对应，所述每对功率开关管101和对应的嵌位二极管102串联后与所述变压器的原边触头分别连接，所述功率开关管的控制端与所述反馈控制电路相连。

也就是说，单个双管反激式dc/dc变换器中变压器的原边共有两个功率开关管，每个变压器原边由两个功率开关管控制是否接通输入电能，所述功率开关管的开通与关断可用同一个pwm控制，这种原边采用两个功率开关管同时控制的方式比单个功率管接入变压器原边的方式减小功率开关管的电压应力能力，能有更大空间选择功率开关管的参数指标，适合高压输入环境。

在具体实现中，本实施例中的单个双管反激式dc/dc变换器的输入电压最高为1000v，输出功率50w，可计算变压器的原边最大峰值电流ip，因此可确定出功率开关管的参数。

在具体实现中，变压器采用高频变压器，且采用反激式工作模式，磁芯材质为pc40。

为保证功率开关管的效果，本实施例中，所述功率开关管为n型场效应管，所述n型场效应管的耐压为1500v，漏级电流达2.5a，嵌位二极管的选取耐压为1500v，最大峰值电流10a，符合单个变换器原边输入要求。

为便于实现反馈控制，本实施例中，参照图4，所述反馈控制电路包括：pwm控制器、n个驱动模块、电流采样单元和电压采样单元，所述电流采样单元、电压采样单元及n个所述驱动模块分别与所述pwm控制器相连；

所述驱动模块和所述双管反激式dc/dc变换器一一对应，所述驱动模块与对应的双管反激式dc/dc变换器中的功率开关管的控制端相连，所述电流采样单元与所述变压器的原边连接，所述电压采样单元与所述变压器的副边连接。

可理解的是，所述pwm控制器输出的一路pwm信号产生2n路相位相同，彼此隔离的pwm信号去驱动功率开关管。pwm输入信号作为每个驱动模块的输入，该驱动模块可产生2路pwm信号。若输入侧串联n个双管反激式dc/dc变换器，则需要n个驱动模块。

为便于实现pwm控制器功能，参照图5，本实施例中，所述pwm控制器包括：参考电压生成单元、第一比较器和第二比较器；

所述参考电压生成单元，用于生成参考电压；

所述第一比较器，用于将所述参考电压和电压采样单元(对应附图中的“电压v1采样”)所采集的电压进行比较，并根据电压比较结果生成参考电流；

所述第二比较器，用于将所述参考电流和电流采样单元(对应附图中的“电流采样”)所采集的电流进行比较，根据电流比较结果生成pwm信号，并将生成的pwm信号传输至各驱动模块。

也就是说，本实施例分别对输出端输出的低等级电压和输入侧串联变换器原边电流采样送入pwm控制器，经过电压和电流双环控制输出一路pwm信号，本实施例中，含2n个功率开关管，2n个功率开关管的开通与关断是同时控制，需要相位相同，彼此相互隔离的pwm信号驱动。

本实施例中，所述pwm控制器的内部采用外环电压环、内环电流环控制，通过对输出电压采样送入pwm控制器的反馈电压输入端，与内部的给定电压比较产生误差电压作为电流环给定参考值，通过取样电阻对变压器原边的电流进行采样送入控制器的反馈电流输入端，反馈电流与外环误差电压得到给定参考值的经过比较器输出pwm信号，经过双环控制输出的pwm波驱动开关管，能使输出电压v1稳定。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者系统中还存在另外的相同要素。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

以上仅为本发明的优选实施例，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。