一種為多級串/並聯IGBT進行非接觸光能供電的裝置的製作方法

2023-09-11 12:39:40 1

本發明涉及電力電子應用技術領域，特別是一種為多級串/並聯igbt進行非接觸光能供電的裝置。

背景技術：

隨著電力電子技術的不斷推廣和擴展，對其電壓、電流和功率等級的要求也日益提高。絕緣柵極雙電晶體（insulatedgatebipolartransistor，igbt）具有開關損耗小、開關速度快和易於驅動等優勢，因而在大容量電力電子裝置中得到廣泛應用。igbt是由bjt（雙極型三極體）和mos（絕緣柵型場效應管）組成的複合全控型電壓驅動式功率半導體器件，具有驅動方式簡單，開關速度快，電壓、電流容量高等優點。

近年來，igbt所能達到的額定電壓不斷提升，但仍難以滿足大容量電力電子裝置不斷增長的電壓要求。高壓igbt通常是指耐壓3300v及以上電壓等級的igbt器件，而即使使用現有最高耐壓等級的6500v高壓igbt，仍無法與6kv及以上等級的供電系統或負載直接連接，因此需要將igbt進行多級串/並聯。

然而，由於多級igbt串/並聯組件在開關過程中因開關動作的時間不一致，易出現電壓分配不均，此外，多級電力電子器件串/並聯時涉及到各級器件的獨立供電和驅動，尤其是隨著級數增多和電壓等級升高時，多級獨立供電的系統絕緣需求提升，並且供電系統複雜度大大增加，導致igbt的多級串/並聯非常困難。現有還存在高壓端自取電方式帶來的儲能電容耐壓不足和降壓穩壓晶片輸入電壓不確定或光纖雷射供電成本高昂的問題。

技術實現要素：

本發明所要解決的技術問題是克服現有技術的不足而提供一種為多級串/並聯igbt進行非接觸光能供電的裝置，本發明利用太陽能電池板的非接觸方式對多級串/並聯igbt進行供電，為多級igbt串/並聯的電源供電提供了有效安全的解決裝置。

本發明為解決上述技術問題採用以下技術方案：

根據本發明提出的一種為多級串/並聯igbt進行非接觸光能供電的裝置，包括殼體、光源、反光材料、透明玻璃、多個串/並聯的太陽能電池板和電壓變換器模塊；其中，

所述光源、反光材料、透明玻璃、多個串/並聯的太陽能電池板和電壓變換器模塊均設置在殼體中，所述光源布置在殼體的側壁上，反光材料塗覆或粘貼在殼體的內壁上，透明玻璃設置在太陽能電池板的表面，在光源所在側壁相對的另一側壁上設有對外接口與散熱孔，太陽能電池板用於將光源發出的光能轉化為電能進行存儲，太陽能電池板發出的電經電壓變換器模塊獲得驅動電壓，從而為各級串/並聯igbt進行穩定的供電。

作為本發明所述的一種為多級串/並聯igbt進行非接觸光能供電的裝置進一步優化方案，所述光源為碘鎢燈，碘鎢燈平行布置在殼體的側壁上。

作為本發明所述的一種為多級串/並聯igbt進行非接觸光能供電的裝置進一步優化方案，多個太陽能電池板是串/並聯的布置在與碘鎢燈相對的一側，碘鎢燈與太陽能電池板的平面垂直，碘鎢燈與太陽能電池板之間有間隔。

作為本發明所述的一種為多級串/並聯igbt進行非接觸光能供電的裝置進一步優化方案，所述電壓變換器模塊為基於boost電路的dc-dc變換電路，所述dc-dc變換電路包括依次連接的濾波電路、脈寬調製電路和推輓輸出單元，推輓輸出單元包括dc-ac逆變器、ac-dc高頻整流濾波電路及控制驅動電路，太陽能電池板輸出的電壓經過濾波電路，通過抑制直流公共電源噪聲耦合，然後通過脈寬調製電路與推輓輸出單元，進行整流濾波後實現穩定的電壓輸出。

作為本發明所述的一種為多級串/並聯igbt進行非接觸光能供電的裝置進一步優化方案，反光材料為反光膜，反光膜貼滿殼體的內壁。

作為本發明所述的一種為多級串/並聯igbt進行非接觸光能供電的裝置進一步優化方案，反光膜是由玻璃微珠形成的反射層和pvc、pu高分子材料相結合而形成的反光膜。

本發明採用以上技術方案與現有技術相比，具有以下技術效果：本發明採用碘鎢燈模擬太陽能向太陽能電池板充電，利用非電氣直接相連的方式對多級igbt串/並聯的高壓固體開關等高電壓設備供電，該裝置具有低成本、高絕緣和可擴展性強的特點，避免了原有高壓端自取電帶來的儲能電容耐壓不足和降壓穩壓晶片輸入電壓不確定的問題，為多級igbt串/並聯的電源供電提供了有效安全的解決裝置。

附圖說明

圖1是本發明的結構框圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明的技術方案做進一步的詳細說明：

下面結合試驗例及具體實施方式對本發明作進一步的詳細描述。但不應將此理解為本發明上述主題的範圍僅限於以下的實施例，凡基於本發明內容所實現的技術均屬於本發明的範圍。

如圖1所示，本發明的包括殼體、光源、反光材料、透明玻璃、多個串/並聯的太陽能電池板和電壓變換器模塊；其中，

所述光源、反光材料、透明玻璃、多個串/並聯的太陽能電池板和電壓變換器模塊均設置在殼體中，所述光源布置在殼體的側壁上，反光材料塗覆或粘貼在殼體的內壁上，透明玻璃設置在太陽能電池板的表面，在光源所在側壁相對的另一側壁上設有對外接口與散熱孔，太陽能電池板用於將光源發出的光能轉化為電能進行存儲，太陽能電池板發出的電經電壓變換器模塊獲得驅動電壓，從而為各級串/並聯igbt進行穩定的供電。

光源配合反光材料非接觸式地向太陽能電池板充電，通過電壓變換器模塊進行升壓；光源可採用1000w的碘鎢燈，將多排碘鎢燈平行布置於殼體內壁一側，提供與太陽光譜特性較為接近的光源。將多塊太陽能電池板串/並聯，布置在碘鎢燈對面一側，使光源與太陽能電池板平面垂直，同時光源與太陽能電池板之間保持一定的距離，避免太陽能電池板溫度過高降低光能轉換效率。

反光膜是採用玻璃珠技術和微稜鏡技術將由玻璃微珠形成的反射層和pvc、pu等高分子材料相結合而形成的一種新穎的反光材料，通過反光膜的反光、聚光作用提高太陽能電池板轉換效率。

太陽能電池板能將可見光的光能轉換為電能，在太陽能電池板表面增設透明玻璃，可有效隔絕紅外線，避免太陽能電池板板體的溫度升高。並於殼體中光源側相對立的一面增設對外接口與散熱孔。

為使太陽能電池板產生的3v至5v的電壓升高，本發明採用的基於boost電路的dc-dc變換電路主要由pwm控制和推挽電路兩部分組成。太陽能電池板輸出經過濾波電路，通過抑制直流公共電源噪聲耦合，可除去串入電源的外來幹擾噪聲。通過脈寬調製電路與推輓輸出單元，進行整流濾波後實現穩定的輸出。其中推輓輸出單元由逆變器（dc-ac）和高頻整流濾波電路（ac-dc）兩部分主電路及控制驅動電路組成。

內置光源非接觸地向太陽能電池板充電，並通過電壓變換器模塊進行升壓，利用反光材料、太陽能電池板表面增設透明玻璃和增加散熱孔的方式提升太陽能電池板轉換效率。該裝置具有低成本、高絕緣強度和靈活擴展性的特點，避免了原有高壓端自取電帶來的儲能電容耐壓不足和降壓穩壓晶片輸入電壓不確定的問題，為多級igbt串/並聯的同步驅動供電提供了安全有效的解決裝置。

下面舉一實施例。

首先建立一定大小的盒，內置多排碘鎢燈平行布置於盒後側，盒後側與光源對立面放置太陽能電池模塊，利用碘鎢燈模擬太陽能給電池充電。盒的尺寸為長度75釐米，寬度45釐米，高度130釐米。選擇1000w的碘鎢燈，全長22.5釐米，內置15排×20個的碘鎢燈於盒上方。太陽能電池板尺寸為長度30毫米，寬度25毫米，厚度3毫米，每排利用5個太陽能電池板串/並聯，使得輸出電壓約為5v，輸出功率為500mw。

其次在盒內貼滿反光膜，使碘鎢燈模擬的太陽能可更高效的被太陽能電池板所吸收。採用軟膜燈箱加厚橘皮紋反光膜，其採用了橘皮式的紋路表面，可以更加有效地反射光線，起到聚光的效果。

接著在太陽能電池板表面增加一層透明玻璃，過濾紅外線從而降低太陽能電池板板體的溫度。最後通過太陽能電池板充放電輸出穩定的電源，升壓電路採用sg3524脈寬調製控制集成電路。

以上內容是結合具體的優選實施方式對本發明所作的進一步詳細說明，不能認定本發明的具體實施只局限於這些說明。對於本發明所屬技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替代，都應當視為屬於本發明的保護範圍。