一種dc-dc變換器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開的DC-DC變換器，通過雙相DC-AC變換器將直流電壓信號轉(zhuǎn)換為交流電壓信號，再通過不可控整流電路將所述交流電壓信號轉(zhuǎn)換為與所述直流電壓信號電壓不同的另一直流電壓信號，最終實現(xiàn)直流電壓的變換；其中：所述雙相DC-AC變換器中兩組并聯(lián)連接且對稱的橋臂，分別包括串聯(lián)連接且分別接收控制信號的若干個子模塊，通過控制接入電路的子模塊的個數(shù)即可實現(xiàn)不同的電壓變化，使其適用于高壓大功率場合。
【專利說明】—種DC-DC變換器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及輸配電【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種DC-DC變換器。
【背景技術(shù)】
[0002]DC-DC變換器是直流電網(wǎng)的重要組成部分，一般直流電網(wǎng)中使用的變換器電壓等級較高，而現(xiàn)有的高壓直流變換器技術(shù)仍不夠成熟，因此目前急切需要一種可應(yīng)用于高壓大功率場合的DC-DC變換器。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]有鑒于此，本發(fā)明提供了一種DC-DC變換器，以應(yīng)用于高壓大功率場合。
[0004]為了實現(xiàn)上述目的，現(xiàn)提出的方案如下:
[0005]一種DC-DC變換器，包括:接收控制信號的雙相DC-AC變換器及與其相連接的不可控整流電路；其中:
[0006]所述雙相DC-AC變換器包括兩組并聯(lián)連接且對稱的橋臂，每組橋臂包括兩個串聯(lián)連接且對稱的半橋臂；每個半橋臂分別包括:串聯(lián)連接且分別接收控制信號的若干個子模塊；每組橋臂的中間點分別與所述不可控整流電路輸入端相連。
[0007]優(yōu)選的，所述雙相DC-AC變換器還包括:第一平波電抗器及第二平波電抗器，均用于減少電流波紋；其中，所述第一平波電抗器連接于所述雙相DC-AC變換器的一個輸入端與所述兩組橋臂的一個連接點之間；所述第二平波電抗器連接于所述雙相DC-AC變換器的另一個輸入端與所述兩組橋臂的另一個連接點之間。
[0008]優(yōu)選的，所述雙相DC-AC變換器的每個半橋臂還包括:一個電抗器，用于抑制橋臂間的環(huán)流。
[0009]優(yōu)選的，所述雙相DC-AC變換器的子模塊包括:
[0010]第一絕緣柵雙極型晶體管；
[0011]漏極與所述第一絕緣柵雙極型晶體管源極相連的第二絕緣柵雙極型晶體管；所述第一絕緣柵雙極型晶體管源極與所述第二絕緣柵雙極型晶體管漏極的連接點為所述子模塊的高電平輸出端；所述第二絕緣柵雙極型晶體管源極為所述子模塊的低電平輸出端；
[0012]與所述第一絕緣柵雙極型晶體管反相并聯(lián)的第一續(xù)流二極管；
[0013]與所述第二絕緣柵雙極型晶體管反相并聯(lián)的第二續(xù)流二極管；
[0014]連接于所述第一絕緣柵雙極型晶體管漏極與所述第二絕緣柵雙極型晶體管源極之間的電容。
[0015]優(yōu)選的，所述不可控整流電路包括:不可控整流橋及與所述不可控整流橋并聯(lián)的電容；所述不可控整流橋的兩個中間點分別為所述不可控整流電路的輸入端；所述不可控整流橋與所述電容的兩個連接點分別為所述不可控整流電路的輸出端。
[0016]從上述的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明公開的DC-DC變換器，通過雙相DC-AC變換器將直流電壓信號轉(zhuǎn)換為交流電壓信號，再通過不可控整流電路將所述交流電壓信號轉(zhuǎn)換為與所述直流電壓信號電壓不同的另一直流電壓信號，最終實現(xiàn)直流電壓的變換；其中:所述雙相DC-AC變換器中兩組并聯(lián)連接且對稱的橋臂，分別包括串聯(lián)連接且分別接收控制信號的若干個子模塊，通過控制接入電路的子模塊的個數(shù)即可實現(xiàn)不同的電壓變化，使其適用于高壓大功率場合。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0018]圖1為本發(fā)明實施例公開的DC-DC變換器結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖2為本發(fā)明另一實施例公開的DC-DC變換器結(jié)構(gòu)不意圖；
[0020]圖3為本發(fā)明另一實施例公開的DC-DC變換器結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖4為本發(fā)明另一實施例公開的DC-DC變換器結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖5為本發(fā)明另一實施例公開的子模塊電路示意圖；
[0023]圖6為本發(fā)明另一實施例公開的DC-DC變換器結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖7為本發(fā)明另一實施例公開的DC-DC變換器單向等值電路示意圖。
【具體實施方式】
[0025]下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0026]本發(fā)明提供了一種DC-DC變換器，以應(yīng)用于高壓大功率場合。
[0027]具體的，如圖1所示，包括:
[0028]接收控制信號的雙相DC-AC變換器101及與其相連接的不可控整流電路102 ;其中:
[0029]雙相DC-AC變換器101包括兩組并聯(lián)連接且對稱的橋臂，每組橋臂包括兩個串聯(lián)連接且對稱的半橋臂103 ;每個半橋臂103分別包括:串聯(lián)連接且分別接收控制信號的若干個子模塊SMl?SMn ;每組橋臂的中間點分別與不可控整流電路102輸入端相連。
[0030]具體的工作原理為:
[0031]雙相DC-AC變換器101將直流電壓信號轉(zhuǎn)換為交流電壓信號，不可控整流電路102將所述交流電壓信號轉(zhuǎn)換為與所述直流電壓信號電壓不同的另一直流電壓信號，最終實現(xiàn)直流電壓的變換。
[0032]本實施例公開的DC-DC變換器，雙相DC-AC變換器101中兩組并聯(lián)連接且對稱的橋臂分別包括兩個串聯(lián)連接且對稱的半橋臂103 ;每個半橋臂103分別包括串聯(lián)連接且分另Ij接收控制信號的若干個子模塊，通過不同的控制信號控制接入電路的子模塊的個數(shù)即可實現(xiàn)不同的電壓變化，使其適用于高壓大功率場合。
[0033]本發(fā)明另一實施例還提供了另外一種DC-DC變換器，具體的，如圖2所示，包括:[0034]接收控制信號的雙相DC-AC變換器101及與其相連接的不可控整流電路102 ;其中:
[0035]雙相DC-AC變換器101包括兩組并聯(lián)連接且對稱的橋臂、第一平波電抗器Lxi及第二平波電抗器Lx2 ;每組橋臂包括兩個串聯(lián)連接且對稱的半橋臂103 ;每個半橋臂103分別包括:串聯(lián)連接且分別接收控制信號的若干個子模塊SMl?SMn ;每組橋臂的中間點分別與不可控整流電路102輸入端相連；第一平波電抗器Lxi連接于雙相DC-AC變換器101的一個輸入端與所述兩組橋臂的一個連接點之間，第二平波電抗器Lx2連接于所述雙相DC-AC變換器的另一個輸入端與所述兩組橋臂的另一個連接點之間。
[0036]第一平波電抗器Lxi及第二平波電抗器Lx2用于減少電流波紋，有利于所述直流電壓的變換。
[0037]本實施例內(nèi)其余的特征及具體的工作原理與上述實施例相同，此處不再贅述。
[0038]本發(fā)明另一實施例還提供了另外一種DC-DC變換器，具體的，如圖3所示，包括:
[0039]接收控制信號的雙相DC-AC變換器101及與其相連接的不可控整流電路102 ;其中:
[0040]雙相DC-AC變換器101包括兩組并聯(lián)連接且對稱的橋臂；每組橋臂包括兩個串聯(lián)連接且對稱的半橋臂103 ;每個半橋臂103分別包括:串聯(lián)連接且分別接收控制信號的若干個子模塊SMl?SMn以及與若干個子模塊SMl?SMn串聯(lián)連接的電抗器L ;每組橋臂的中間點分別與不可控整流電路102輸入端相連。
[0041]每個半橋臂103中的電抗器L可以抑制橋臂間的環(huán)流，保證所述直流電壓變換的
有效率。
[0042]優(yōu)選的，如圖4所示，雙相DC-AC變換器101還包括:第一平波電抗器Lxi及第二平波電抗器Lx2 ;第一平波電抗器Lxi連接于雙相DC-AC變換器101的一個輸入端與所述兩組橋臂的一個連接點之間，第二平波電抗器Lx2連接于所述雙相DC-AC變換器的另一個輸入端與所述兩組橋臂的另一個連接點之間。
[0043]第一平波電抗器Lxi及第二平波電抗器Lx2用于減少電流波紋，有利于所述直流電壓的變換。
[0044]本實施例內(nèi)其余的特征及具體的工作原理與上述實施例相同，此處不再贅述。
[0045]本發(fā)明另一實施例還提供了另外一種DC-DC變換器，具體的，如圖1所示，包括:
[0046]接收控制信號的雙相DC-AC變換器101及與其相連接的不可控整流電路102 ;其中:
[0047]雙相DC-AC變換器101包括兩組并聯(lián)連接且對稱的橋臂；每組橋臂包括兩個串聯(lián)連接且對稱的半橋臂103 ;每個半橋臂103分別包括:串聯(lián)連接且分別接收控制信號的若干個子模塊SMl?SMn ;每組橋臂的中間點分別與不可控整流電路102輸入端相連；
[0048]其中，如圖5所示，若干個子模塊SMl?SMn中的每個子模塊分別包括:
[0049]第一絕緣柵雙極型晶體管VTl ;
[0050]漏極與第一絕緣柵雙極型晶體管VTl源極相連的第二絕緣柵雙極型晶體管VT2 ；第一絕緣柵雙極型晶體管VTl源極與第二絕緣柵雙極型晶體管VT2漏極的連接點為所述子模塊的高電平輸出端；第二絕緣柵雙極型晶體管VT2源極為所述子模塊的低電平輸出端；
[0051]與第一絕緣柵雙極型晶體管VTl反相并聯(lián)的第一續(xù)流二極管VDl ；[0052]與第二絕緣柵雙極型晶體管VT2反相并聯(lián)的第二續(xù)流二極管VD2 ；
[0053]連接于第一絕緣柵雙極型晶體管VTl漏極與第二絕緣柵雙極型晶體管VT2源極之間的電容C。
[0054]具體的工作原理為:
[0055]第一絕緣柵雙極型晶體管VTl與第二絕緣柵雙極型晶體管VT2作為開關(guān)，接收所述控制信號，控制所述子模塊是否接入電路；電容C用作直流儲能。Usm為子模塊的端口輸出電壓，iSM為該子模塊所在橋臂的電流，U。為子模塊中電容C兩端的電壓。每個子模塊都是兩端元件，通過控制第一絕緣柵雙極型晶體管VTl和第二絕緣柵雙極型晶體管VT2的開通和關(guān)斷，子模塊輸出電壓Usm可以同時在兩種電流方向的情況下交替輸出電容電壓Uc與O0
[0056]優(yōu)選的，如圖6中雙相DC-AC變換器101所示，每個半橋臂103還包括:與若干個子模塊SMl~SMn串聯(lián)連接的電抗器L ;每組橋臂的中間點分別與不可控整流電路102輸入端相連；雙相DC-AC變換器101還包括:第一平波電抗器Lxi及第二平波電抗器Lx2 ;第一平波電抗器Lxi連接于雙相DC-AC變換器101的一個輸入端與所述兩組橋臂的一個連接點之間，第二平波電抗器Lx2連接于所述雙相DC-AC變換器的另一個輸入端與所述兩組橋臂的另一個連接點之間
[0057]優(yōu)選的，如圖6中不可控整流電路102所示，不可控整流電路102包括:不可控整流橋及與所述不可控整流橋并聯(lián)的電容Cl ;所述不可控整流橋的兩個中間點分別為不可控整流電路102的輸入端；所述不可控整流橋與電容Cl的兩個連接點分別為不可控整流電路102的輸出端。
[0058]以任意一個半橋臂103為例，共有η個子模塊，可將這η個子模塊輸出的總電壓等效為可控電壓源。若半橋臂的子模塊數(shù)量足夠多，通過控制各個子模塊的投入和切出，即可輸出多種波形的電壓。
[0059]圖7為所述DC-DC變換器單向變換時的等值電路圖。由于變換器中兩組橋臂具有嚴(yán)格的對稱性，故以一組橋臂為例，圖7中R^1為半橋臂等值電阻；uA1、uA2分別是該組上、下半橋臂等效可控電壓源輸出電壓，表達(dá)式如下
^η
mAI =EwCAlisAli
[0060]I( I )
UA2 = ZMcA2i S x >1、 1=1
[0061]式中，UeAl1、Uc;A2i為該組上下橋臂各子模塊的電容電壓，SAl1、SA2i為該組上下橋臂各子模塊的開關(guān)函數(shù)。
[0062]圖7中uA。是該組橋臂中間點A點的對地電壓，雙相DC-AC變換器101輸入端壓差Uin，雙相DC-AC變換器101的高電平輸入端P點相對于參考中性點的電壓為^jin，雙相
DC-AC變換器101的低電平輸入端N點相對于參考中性點的電壓為4^滿足公式
【權(quán)利要求】
1.一種DC-DC變換器，其特征在于，包括:接收控制信號的雙相DC-AC變換器及與其相連接的不可控整流電路；其中: 所述雙相DC-AC變換器包括兩組并聯(lián)連接且對稱的橋臂，每組橋臂包括兩個串聯(lián)連接且對稱的半橋臂；每個半橋臂分別包括:串聯(lián)連接且分別接收控制信號的若干個子模塊；每組橋臂的中間點分別與所述不可控整流電路輸入端相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的DC-DC變換器，其特征在于，所述雙相DC-AC變換器還包括:第一平波電抗器及第二平波電抗器，均用于減少電流波紋；其中，所述第一平波電抗器連接于所述雙相DC-AC變換器的一個輸入端與所述兩組橋臂的一個連接點之間；所述第二平波電抗器連接于所述雙相DC-AC變換器的另一個輸入端與所述兩組橋臂的另一個連接點之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的DC-DC變換器，其特征在于，所述雙相DC-AC變換器的每個半橋臂還包括:一個電抗器，用于抑制橋臂間的環(huán)流。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的DC-DC變換器，其特征在于，所述雙相DC-AC變換器的子模塊包括: 第一絕緣柵雙極型晶體管； 漏極與所述第一絕緣柵雙極型晶體管源極相連的第二絕緣柵雙極型晶體管；所述第一絕緣柵雙極型晶體管源極與所述第二絕緣柵雙極型晶體管漏極的連接點為所述子模塊的高電平輸出端；所述第二絕緣柵雙極型晶體管源極為所述子模塊的低電平輸出端； 與所述第一絕緣柵雙極型晶體管反相并聯(lián)的第一續(xù)流二極管； 與所述第二絕緣柵雙極型晶體管反相并聯(lián)的第二續(xù)流二極管； 連接于所述第一絕緣柵雙極型晶體管漏極與所述第二絕緣柵雙極型晶體管源極之間的電容。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的DC-DC變換器，其特征在于，所述不可控整流電路包括:不可控整流橋及與所述不可控整流橋并聯(lián)的電容；所述不可控整流橋的兩個中間點分別為所述不可控整流電路的輸入端；所述不可控整流橋與所述電容的兩個連接點分別為所述不可控整流電路的輸出端。
【文檔編號】H02M3/28GK103633845SQ201310706373
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年12月19日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月19日
【發(fā)明者】裘鵬, 陸翌, 章淑俊, 黃曉明, 王朝亮, 李路遙, 趙成勇 申請人:國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)浙江省電力公司電力科學(xué)研究院, 華北電力大學(xué)