直流变换器和直流微电网系统的制作方法

本公开涉及电路技术领域，特别涉及一种直流变换器和直流微电网系统。

背景技术：

目前，直流微电网母线有多个不同的电压等级。为了满足使用需求，需要将直流微电网母线上的直流高压通过直流变换器转换为所期望的直流低压。

技术实现要素：

发明人注意到，由于直流微电网母线有多个不同的电压等级，因此导致直流变换器中的充电支路上的充电电流并不一致，进而造成直流变换器中的充电电容的充电时间也不一致。由此导致直流变换器的启动时间不一致，对直流变换器的性能一致性造成影响。

为此，本公开提供一种在输入电压不同时能保证直流变换器的启动时间保持一致的方案。

根据本公开实施例的第一方面，提供一种直流变换器，包括输入端、变换电路、充电电容、第一电压采样电路、第二电压采样电路和控制电路，其中：所述输入端的正极端和所述变换电路的正极端之间设有工作支路，以及与所述工作支路并联的多条充电支路，其中每一条充电支路对应一个输入电压，不同充电支路上的电阻值不同，所述输入端的负极端与所述变换电路的负极端电连接，所述充电电容设置在所述变换电路的正极端和负极端之间；所述第一电压采样电路用于采集所述输入端的输入电压，所述第二电压采样电路用于采集所述充电电容的充电电压；所述控制电路在所述第一电压采样电路采集到输入电压的情况下，将所述工作支路断开，在所述多条充电支路中仅将与所述输入电压相对应的充电支路导通，在所述充电电容的充电电压大于预设门限的情况下，将所述工作支路导通，并将与所述输入电压相对应的充电支路断开，以便所述变换电路在预设时间启动。

在一些实施例中，每一条充电支路上设有充电电阻和充电开关，所述充电电阻的第一端和所述充电开关的第二端电连接，所述充电电阻的第二端与所述输入端的正极端和所述变换电路的正极端中的一个电连接，所述充电开关的第一端与所述输入端的正极端和所述变换电路的正极端中的另一个电连接，所述充电开关的控制端与所述控制电路中对应的充电开关控制端电连接。

在一些实施例中，若第一电压大于第二电压，则与所述第一电压相对应的充电支路上的充电电阻值大于与所述第二电压相对应的充电支路上的充电电阻值。

在一些实施例中，在所述控制电路通过指定充电开关控制端给对应充电支路上的充电开关的控制端发送导通控制信号的情况下，所述对应充电支路上的充电开关的第一端和第二端电连接，导致所述对应充电支路导通。

在一些实施例中，在所述控制电路通过指定充电开关控制端给对应充电支路上的充电开关的控制端发送断开控制信号的情况下，所述对应充电支路上的充电开关的第一端和第二端断开连接，导致所述对应充电支路断开。

在一些实施例中，所述充电开关为mos管或继电器。

在一些实施例中，所述工作支路上设有工作开关，所述工作开关的第一端与所述输入端的正极端和所述变换电路的正极端中的一个电连接，所述工作开关的第二端与所述输入端的正极端和所述变换电路的正极端中的另一个电连接，所述工作开关的控制端与所述控制电路的工作开关控制端电连接。

在一些实施例中，在所述控制电路通过所述工作开关控制端给所述工作开关的控制端发送导通控制信号的情况下，所述工作开关的第一端和第二端电连接，导致所述工作支路导通。

在一些实施例中，在所述控制电路通过所述工作开关控制端给所述工作开关的控制端发送断开控制信号的情况下，所述工作开关的第一端和第二端断开连接，导致所述工作支路断开。

在一些实施例中，所述工作开关为mos管或继电器。

在一些实施例中，所述第一电压采样电路的第一输入端与所述输入端的正极端电连接，所述第一电压采样电路的第二输入端与所述输入端的负极端电连接，所述第一电压采样电路的输出端与所述控制电路的第一输入端电连接。

在一些实施例中，所述第一电压采样电路包括第一运算放大电路、第一采样电阻和第二采样电阻，所述第一采样电阻的第一端与所述第一运算放大电路的第一输入端电连接，所述第一采样电阻的第二端为所述第一电压采样电路的第一输入端，所述第二采样电阻的第一端与所述第一运算放大电路的第二输入端电连接，所述第二采样电阻的第二端为所述第一电压采样电路的第二输入端，所述第一运算放大电路的输出端为所述第一电压采样电路的输出端。

在一些实施例中，所述第二电压采样电路的第一输入端与所述变换电路的正极端电连接，所述第二电压采样电路的第二输入端与所述变换电路的负极端电连接，所述第二电压采样电路的输出端与所述控制电路的第二输入端电连接。

在一些实施例中，所述第二电压采样电路包括第二运算放大电路、第三采样电阻和第四采样电阻，所述第三采样电阻的第一端与所述第二运算放大电路的第一输入端电连接，所述第三采样电阻的第二端为所述第二电压采样电路的第一输入端，所述第四采样电阻的第一端与所述第二运算放大电路的第二输入端电连接，所述第四采样电阻的第二端为所述第二电压采样电路的第二输入端，所述第二运算放大电路的输出端为所述第二电压采样电路的输出端。

根据本公开实施例的第二方面，提供一种直流微电网系统，包括如上述任一实施例所述的直流变换器。

通过以下参照附图对本公开的示例性实施例的详细描述，本公开的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本公开一个实施例的直流变换器的结构示意图；

图2为本公开另一个实施例的直流变换器的结构示意图；

图3为本公开又一个实施例的直流变换器的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本公开的范围。

同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

图1为本公开一个实施例的直流变换器的结构示意图。如图1所示，直流变换器包括输入端1、变换电路2、充电电容c1、第一电压采样电路3、第二电压采样电路4和控制电路5。

输入端1的正极端和变换电路2的正极端之间设有工作支路6，以及与工作支路6并联的多条充电支路71-7n。其中每一条充电支路对应一个输入电压，不同充电支路上的电阻值不同。

输入端1的负极端与变换电路2的负极端电连接。充电电容c1设置在变换电路2的正极端和负极端之间。

第一电压采样电路3用于采集输入端1的输入电压。

在一些实施例中，第一电压采样电路3的第一输入端与输入端1的正极端电连接，第一电压采样电路3的第二输入端与输入端1的负极端电连接，第一电压采样电路的输出端与控制电路5的第一输入端电连接。由此将输入端1的输入电压值提供给控制电路5。

第二电压采样电路4用于采集充电电容c1的充电电压。

在一些实施例中，第二电压采样电路4的第一输入端与变换电路2的正极端电连接，第二电压采样电路4的第二输入端与变换电路2的负极端电连接，第二电压采样电路4的输出端与控制电路的第二输入端电连接。由此将充电电容3的充电电压值提供给控制电路5。

控制电路5在第一电压采样电路3采集到输入端1有输入电压的情况下，将工作支路6断开，在多条充电支路中仅将与输入电压相对应的充电支路导通，以便利用与输入电压相对应的充电支路给充电电容c1进行充电。在充电电容c1的充电电压大于预设门限的情况下，控制电路5将工作支路6导通，并将与输入电压相对应的充电支路断开，以便变换电路在预设时间启动。

在本公开上述实施例提供的直流变换器中，通过为不同的输入电压提供相应的充电支路，每个充电支路上设有相对应的电阻，以便在不同输入电压情况下，都能确保充电电容的充电时间相同，变换电路的启动时间相同。

在一些实施例中，如图1所示，每一条充电支路上设有充电电阻和充电开关。例如，在充电支路71上设有充电电阻r1和充电开关q1。充电电阻r1的第一端和充电开关q1的第二端电连接，充电电阻r1的第二端与输入端1的正极端和变换电路2的正极端中的一个电连接，充电开关q1的第一端与输入端1的正极端和变换电路2的正极端中的另一个电连接。充电开关q1的控制端与控制电路5中对应的充电开关控制端电连接。其它充电支路与充电支路71的连接关系相同。例如，在充电支路7n上设有充电电阻rn和充电开关qn。

在一些实施例中，若第一电压大于第二电压，则与第一电压相对应的充电支路上的充电电阻值大于与第二电压相对应的充电支路上的充电电阻值。由此，可确保在不同输入电压的情况下，变换电路都能有相同的启动时间。

在一些实施例中，各充电支路上的充电开关为mos(metaloxidesemiconductor，金属氧化物半导体)场效应管或继电器。

例如，在控制电路5通过指定充电开关控制端给对应充电支路上的充电开关的控制端发送导通控制信号的情况下，对应充电支路上的充电开关的第一端和第二端电连接，导致对应充电支路导通。

此外，在控制电路5通过指定充电开关控制端给对应充电支路上的充电开关的控制端发送断开控制信号的情况下，对应充电支路上的充电开关的第一端和第二端断开连接，导致对应充电支路断开。

在一些实施例中，如图1所示，工作支路6上设有工作开关q0。工作开关q0的第一端与输入端1的正极端和变换电路2的正极端中的一个电连接，工作开关q0的第二端与输入端1的正极端和变换电路2的正极端中的另一个电连接。工作开关q0的控制端与控制电路5的工作开关控制端电连接。

在一些实施例中，工作开关为mos管或继电器。

例如，在控制电路5通过工作开关控制端给工作开关q0的控制端发送导通控制信号的情况下，工作开关q0的第一端和第二端电连接，导致工作支路6导通。

此外，在控制电路5通过工作开关控制端给工作开关q0的控制端发送断开控制信号的情况下，工作开关q0的第一端和第二端断开连接，导致工作支路6断开。

在一些实施例中，控制电路5给工作开关q0和充电开通q1-qn发送的控制信号为pwm(pulsewidthmodulation，脉冲宽度调制)信号。

图2为本公开另一个实施例的直流变换器的结构示意图。图2与图1的不同之处在于，在图2所示实施例中，第一电压采样电路3包括第一运算放大电路op1、第一采样电阻r31和第二采样电阻r32。

第一采样电阻r31的第一端与第一运算放大电路op1的第一输入端电连接，第一采样电阻r31的第二端为第一电压采样电路3的第一输入端。第二采样电阻r32的第一端与第一运算放大电路op1的第二输入端电连接，第二采样电阻r32的第二端为第一电压采样电路3的第二输入端，第一运算放大电路op1的输出端为第一电压采样电路3的输出端。

在一些实施例中，如图2所示，第二电压采样电路4包括第二运算放大电路op2、第三采样电阻r41和第四采样电阻r42。

第三采样电阻r41的第一端与第二运算放大电路op2的第一输入端电连接，第三采样电阻r41的第二端为第二电压采样电路4的第一输入端。第四采样电阻r42的第一端与第二运算放大电路op2的第二输入端电连接，第四采样电阻r42的第二端为第二电压采样电路4的第二输入端。第二运算放大电路op2的输出端为第二电压采样电路4的输出端。

图3为本公开又一个实施例的直流变换器的结构示意图。

如图3所示，若直流微电网母线具有750v和400v这两个电压等级，则在直流变换器中设置两条充电支路71、72，其中充电支路71对应于750v的电压等级，充电支路72对应与400v的电压等级。作为示例，在图3中，工作支路6和充电支路71、72中的开关为mos管。

在启动阶段，控制电路5根据第一电压采样电路3上报的输入端1的输入电压，若输入电压为750v，则选择充电支路71给充电电容c1充电。在这种情况下，控制电路5给工作支路71上的开关q1持续发送高电平信号，以便开关q1导通，从而控制工作支路71导通。控制电路5给工作支路6上的开关q0持续发送低电平信号，以便开关q0断开，从而控制工作支路6断开。此外，控制电路5还给充电支路72上的开关q2持续发送低电平信号，以便开关q2断开，从而控制工作支路72断开。

第二电压采样电路4对充电电容c1两端的充电电压进行采集。若充电电容c1的充电电压达到预定门限(例如308v)，此时变换电路启动。在这种情况下，控制电路5给工作支路6上的开关q0持续发送高电平信号，以便开关q0导通，从而控制工作支路6导通。此外，控制电路5还给充电支路71上的开关q1持续发送低电平信号，以便开关q1断开，从而控制工作支路71断开。

这里需要说明的是，通过关闭q1，可有效减小电流经过充电支路71所造成的能量损耗。

本公开还提供一种直流微电网系统。该直流微电网系统包括如图1至图3任一项的直流变换器。

本公开的描述是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本公开限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显然的。选择和描述实施例是为了更好说明本公开的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本公开从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。