專利名稱：一種高位取能電壓變換電路的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種電壓變換電路，具體講涉及一種高位取能電壓變換電路。
背景技術：
目前針對不同換流閥驅動板的供能方式主要有低壓送能和高壓取能兩類。對于低壓送能中應用最廣的是通過高頻脈沖變壓器把地電位的能量送到位于高壓側的驅動板上的電磁送能方式，這種方式需要高可靠的電壓隔離措施，存在外部絕緣和結構安裝等問題，因此設備的體積和造價都很大，一股用于電壓相對較低場合。對于高壓取能中常見的有利用特制的電流互感器(CT)在從線路上感應電壓，通過處理后提供給驅動板，其特點是在開關器件開通時線路中有電流流過時才能取得能量。 這種方式常應用于晶閘管為開關器件的串聯閥，因為晶閘管是半控器件不需要關斷能量要求。而對于開通和關斷都需要能量的全控型開關器件，這種方式很難滿足功率模塊大功率供能的要求。高壓取能中另外一種常見形式是通過開關器件并聯的阻容元件結合一定的取能單元電路為驅動供能。這種取能裝置是利用在開關器件兩端電壓出現上升沿時向取能電容充電，直至充電滿足要求為止。它主要應用于晶閘管為開關器件的串聯閥。而對于高頻的開關器件關斷過程比較短，如果采用這種取能方式需要很多個周期才能取到要求的能量， 不能滿足功率模塊持續大功率供能要求。目前所見的常規開關電源未見有應用于高電位取能的報道，其輸入電壓通常為 220V交流、380V交流或100V以內的直流電壓，無法滿足高壓大功率模塊高壓的要求。此外， 常規開關電源的輸入電壓范圍最大為3倍，無法滿足功率模塊取能電源寬范圍電壓輸入的要求。
發明內容
本發明的目的是提供一種用于高壓大功率模塊的從高電位取能并實現寬范圍電壓輸入的高位取能電壓變換電路。本發明的目的采用下述技術方案予以實現一種高位取能電壓變換電路，其改進之處在于所述電路由三相六橋臂構成，所述上下橋臂由橋臂電抗器連接起來；所述每個橋臂由高壓功率模塊級聯而成；所述高壓功率模塊包括高壓模塊、電容和高位取能設備；所述高壓模塊、電容和高位取能設備依次并聯。本發明提供的一種優選的技術方案是所述高壓模塊包括IGBT控制器、全控型電力電子器件IGBT、二極管D、保護設備和控制設備；所述IGBT控制器包括IGBTl控制器和 IGBT2控制器；所述全控型電力電子器件IGBT包括IGBTl和IGBT2 ；所述二極管D包括D3 和D4。本發明提供的第二優選的技術方案是所述IGBTl和二極管D3反并聯組成可關斷晶閘管Gl ；所述IGBT2和二極管D4反并聯組成可關斷晶閘管G2 ；所述控制設備、IGBTl控制器和可關斷晶閘管Gl依次串聯；所述保護設備、IGBT2控制器和可關斷晶閘管G2依次串聯；所述控制設備與所述保護設備串聯；所述IGBTl控制器與IGBT2控制器并聯；所述可關斷晶閘管Gl和可關斷晶閘管G2串聯。本發明提供的第三優選的技術方案是所述高位取能設備包括緩沖吸收電路和開關電源電路；所述緩沖吸收電路包括電阻R1、電容C2和二極管D2 ；所述電阻Rl和電容C2 并聯后和二極管D2串聯；所述開關電源電路包括變壓器Tl、電感Lu、二極管D1、電容Cl、 控制芯片和MOS管Tr ；所述變壓器Tl的一次繞組和電感Lu串聯；所述變壓器Tl的二次繞組、二極管D2和電容Cl串聯連接；所述控制芯片和MOS管Tr的柵極連接；所述MOS管Tr 的漏極分別與電感Lu和緩沖吸收電路二極管D2的正極連接。本發明提供的第四優選的技術方案是所述高位取能設備稱作電壓變換電路，所述電壓變換電路采用的單管反激式結構。與現有技術相比，本發明達到的有益效果是1、本發明提供的高位取能電壓變換電路從功率模塊高電位取能，避免了高強度絕緣設計，簡化了應用系統的結構；2、本發明提供的高位取能電壓變換電路采用高壓MOS管實現了高輸入電壓直接變換，結構簡單、控制方便；3、本發明提供的高位取能電壓變換電路采用單管反激式拓撲結構拓撲，電壓輸入寬范圍，輸入阻抗高；4、本發明提供的高位取能電壓變換電路能持續取能工作，實現持續大功率穩定供 H1^ ο
圖1是高位取能電路變換電路的原理圖；圖2是高壓功率模塊電路的原理圖；圖3是高位取能設備的原理圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明的具體實施方式
做進一步的詳細說明。圖1是高位取能電路變換電路的原理圖；該電路由三相六橋臂構成，每相的上下橋臂由橋臂電抗器連接起來；每個橋臂由若干個高壓功率模塊級聯而成；高壓功率模塊包括高壓模塊、電容和高位取能設備；高壓模塊、電容和高位取能設備依次并聯。圖2是高壓功率模塊電路的原理圖；其中，高壓模塊包括IGBT控制器、全控型電力電子器件IGBT、二極管D、保護設備和控制設備；IGBT控制器包括IGBTl控制器和IGBT2控制器；全控型電力電子器件IGBT包括IGBTl和IGBT2 ；二極管D包括D3和D4 ；IGBTl和二極管D3反并聯組成可關斷晶閘管Gl ；IGBT2和二極管D4反并聯組成可關斷晶閘管G2 ；控制設備、IGBTl控制器和可關斷晶閘管Gl依次串聯；保護設備、IGBT2控制器和可關斷晶閘管G2依次串聯；控制設備與所述保護設備串聯；IGBTl控制器與IGBT2控制器并聯；可關斷晶閘管Gl和可關斷晶閘管G2串聯。本發明提供的高位取能電壓變換電路輸入電壓為高壓功率模塊直流側電壓，高壓功率模塊采用一個大電容在運行過程中在直流側提供一個穩定的直流工作電壓，為高壓功率模塊提供了穩定的能量獲取點。圖3是高位取能設備的原理圖；高位取能設備包括緩沖吸收電路和開關電源電路；緩沖吸收電路包括電阻R1、電容C2和二極管D2 ；電阻Rl和電容C2并聯后和二極管D2 串聯；開關電源電路包括變壓器Tl、電感Lu、二極管D1、電容Cl、控制芯片和MOS管Tr ；變壓器Tl的一次繞組和電感Lu串聯；變壓器Tl的二次繞組、二極管D2和電容Cl串聯連接；控制芯片和MOS管Tr的柵極連接；MOS管Tr的漏極分別與電感Lu和緩沖吸收電路二極管D2 的正極連接；高位取能設備稱作電壓變換電路，電壓變換電路采用的單管反激式結構。如圖 3所示，寬范圍高電壓輸入的正負極分別和圖2中高位取能設備所在支路的正負極連接。電壓變換電路采用具有結構簡單、控制方便優點單管反激式拓撲結構，其完成將高電壓轉換成低電壓，電壓變換電路開關器件采用高壓MOS管實現高電壓的轉換；電壓變換電路采用緩沖吸收電路，吸收反激浪涌電壓，增加電路工作可靠性；電壓變換電路需要在從250V 2500V的寬電壓輸入工作范圍內可靠穩定工作，在工作過程中，高壓功率模塊的直流側電容在250V 2500V之間波動，并伴有紋波電壓，電壓變換電路在輸入電壓波動的情況下，變換輸出的電壓15V，保持穩定。最后應該說明的是結合上述實施例僅說明本發明的技術方案而非對其限制。所屬領域的普通技術人員應當理解到本領域技術人員可以對本發明的具體實施方式
進行修改或者等同替換，但這些修改或變更均在申請待批的權利要求保護范圍之中。
權利要求
1.一種高位取能電壓變換電路，其特征在于，所述電路由三相六橋臂構成，所述上下橋臂由橋臂電抗器連接起來；所述每個橋臂由高壓功率模塊級聯而成；所述高壓功率模塊包括高壓模塊、電容和高位取能設備；所述高壓模塊、電容和高位取能設備依次并聯。
2.如權利要求1所述的高位取能電壓變換電路，其特征在于，所述高壓模塊包括IGBT 控制器、全控型電力電子器件IGBT、二極管D、保護設備和控制設備；所述IGBT控制器包括 IGBTl控制器和IGBT2控制器；所述全控型電力電子器件IGBT包括IGBTl和IGBT2 ；所述二極管D包括D3和D4。
3.如權利要求2所述的高位取能電壓變換電路，其特征在于，所述IGBTl和二極管D3 反并聯組成可關斷晶閘管Gl ；所述IGBT2和二極管D4反并聯組成可關斷晶閘管G2 ；所述控制設備、IGBTl控制器和可關斷晶閘管Gl依次串聯；所述保護設備、IGBT2控制器和可關斷晶閘管G2串聯連接；所述控制設備與所述保護設備串聯；所述IGBTl控制器與IGBT2控制器并聯；所述可關斷晶閘管Gl和可關斷晶閘管G2串聯。
4.如權利要求1所述的高位取能電壓變換電路，其特征在于，所述高位取能設備包括緩沖吸收電路和開關電源電路；所述緩沖吸收電路包括電阻R1、電容C2和二極管D2 ；所述電阻Rl和電容C2并聯后和二極管D2串聯；所述開關電源電路包括變壓器Tl、電感Lu、二極管D1、電容Cl、控制芯片和MOS管Tr ；所述變壓器Tl的一次繞組和電感Lu串聯；所述變壓器Tl的二次繞組、二極管D2和電容Cl串聯連接；所述控制芯片和MOS管Tr的柵極連接；所述MOS管Tr的漏極分別與電感Lu和緩沖吸收電路二極管D2的正極連接。
5.如權利要求4所述的高位取能電壓變換電路，其特征在于，所述高位取能設備稱作電壓變換電路，所述電壓變換電路采用的單管反激式結構。
全文摘要
本發明涉及一種高位取能電壓變換電路，該電路由三相六橋臂構成，上下橋臂由橋臂電抗器連接起來；每個橋臂由高壓功率模塊級聯而成；高壓功率模塊包括高壓模塊、電容和高位取能設備；高壓模塊、電容和高位取能設備依次并聯；本發明提供的高位取能電壓變換電路的高壓大功率模塊從高電位取能并實現寬范圍電壓輸入。
文檔編號H02M1/14GK102201737SQ20111006678
公開日2011年9月28日 申請日期2011年3月18日 優先權日2011年3月18日
發明者馮靜波, 龐輝, 易榮, 潘艷, 謝敏華 申請人:中國電力科學研究院