隔離式ac-dc轉換器的製造方法
2023-05-30 01:07:46 1
隔離式ac-dc轉換器的製造方法
【專利摘要】本實用新型提出一種隔離式AC-DC轉換器，包括整流濾波電路、PWM轉換電路、功率脈衝變壓器、高頻脈衝整流電路、控制器、第一電氣隔離裝置和輸出電壓調節裝置。其中，PWM轉換電路將整流濾波電路的輸出斬波形成功率PWM脈衝並進行功率因數校正；功率脈衝變壓器將PWM轉換電路輸出的電壓從原端轉換至次端；高頻脈衝整流電路整流功率脈衝變壓器次端輸出的功率脈衝；高頻脈衝整流電路與控制器之間通過第一電氣隔離裝置連接；輸出電壓調節裝置包括電壓取樣的比例變換電路、電壓比較器、D/A轉換器、第二電氣隔離裝置以及第四電氣隔離裝置。所述轉換器具有對輸出電壓進行遠程調節的功能，可方便地應用於需要調度控制的供電系統中。
【專利說明】隔罔式AC-DC轉換器【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種AC-DC轉換器。更特別的是，本實用新型涉及一種可對輸出電壓進行遠程調節的隔離式AC-DC轉換器。
【背景技術】
[0002]在民用直流用電系統中，直流供電系統電力的來源往往有很多種，可以是來自交流AC市電、太陽能發電、風能發電、天然氣發電、多種電池儲電等，這些不同種類的電力，經「變換」、「混合」、「合成」後，成為直流系統中的電力來源。同時，由於器件、設備及技術的限制，不可能製成功率無限大的單一設備，在需要功率擴展及大功率系統時，通常是通過很多小功率模塊的「合成」來實現的。
[0003]對直流系統的這些多種電力來源，需要適當的調度策略，以實現能源利用的高效化。例如:太陽照射充足的時候，可以優先太陽能的直接利用；沒有日照時，就要使用已存的電力，已存電力用盡時，就要使用交流市電；而在用電波谷時，要優先使用交流波谷市電，同時，可以將波谷市電存儲，而在以後使用。將各種來源的電能轉換為直流電，然後按照圖1所示電路就可以合成更大功率的電能輸出。調節某個轉換單元的輸出，就可以控制該轉換單元輸出功率的大小，從而實現對多種電力來源電能輸出的調度控制。其中對於交流電AC就可以使用AC-DC設備實現交流到直流的轉換。
[0004]已知現有的AC-DC設備，輸出電壓的調節是基於設備上的一個電阻式電位器簡單實現的，這種方式無法應用於需要調度控制的供電系統。
[0005]公開於該實用新型【背景技術】部分的信息僅僅旨在加深對本實用新型的一般【背景技術】的理解，而不應當被視為承認或以任何形式暗示該信息構成已為本領域技術人員所公知的現有技術。`實用新型內容
[0006]本實用新型致力於解決與現有技術有關的上述問題，提出一種可遠程調節、設定AC-DC輸出的方法，用以方便地實現能源供給的調度控制。
[0007]本實用新型提出一種隔離式AC-DC轉換器，所述隔離式AC-DC轉換器包括整流濾波電路、PWM轉換電路、功率脈衝變壓器、高頻脈衝整流電路、控制器、第一電氣隔離裝置以及輸出電壓調節裝置。其中，所述整流濾波電路的輸入端接交流電壓；所述PWM轉換電路與所述整流濾波電路的輸出端連接，將所述整流濾波的輸出斬波形成功率PWM脈衝，同時進行功率因數校正；所述功率脈衝變壓器具有設計需要的原端/次端匝數比，與所述PWM轉換電路的輸出端連接，將所述PWM轉換電路輸出的電壓從所述功率脈衝變壓器的原端轉換至次端；所述高頻脈衝整流電路與所述功率脈衝變壓器的次端連接，對所述功率脈衝變壓器的次端輸出的功率脈衝進行整流；所述控制器與所述PWM轉換電路連接，並且通過第一電氣隔離裝置與所述高頻脈衝整流電路連接；所述第一電氣隔離裝置連接在所述高頻脈衝整流電路與所述控制器之間；所述輸出電壓調節裝置包括:電壓取樣的比例變換電路、電壓比較器、D/A轉換器、第二電氣隔離裝置、第四電氣隔離裝置，其中，所述電壓取樣的比例變換電路與所述高頻脈衝整流電路的輸出端連接，對所述同步整流電路的輸出電壓進行取樣歸一化處理；所述D/A轉換器的輸入端通過第四電氣隔離裝置與控制器連接，對所述控制器的輸出進行D/A轉換；所述電壓比較器具有第一輸入埠和第二輸入埠的，其中所述第一輸入埠與所述高頻脈衝整流電路的輸出端連接，所述第二輸入埠與D/A轉換器的輸出端連接，所述電壓比較器的輸出端通過第二電氣隔離裝置與控制器連接；所述第二電氣隔離裝置連接在所述電壓比較器與所述控制器之間；所述第四電氣隔離裝置連接在所述D/A轉換器與所述控制器之間。
[0008]可選地，隔離式AC-DC轉換器具有電流控制裝置，所述電流控制裝置包括電流取樣電路、電流環電路，以及第三電氣隔離裝置，其中，所述電流取樣電路與所述高頻脈衝整流電路的輸出端連接，對所述高頻脈衝整流電路的輸出直流進行電流取樣；所述電流環電路的輸入端與所述電流取樣電路的輸出端連接，輸入端通過第三電氣隔離裝置與所述控制器連接；所述第三電氣隔離裝置連接在所述電流環電路與所述控制器之間。所述控制器根據所述電流環電路的輸出值對所述脈衝整流電路的輸出直流電流進行控制。
[0009]可選地，隔離式AC-DC轉換器具有輸入模擬電壓量的模擬控制線，所述輸出電壓調節裝置和所述控制器根據經由所述模擬控制線輸入的模擬電壓量對所述AC-DC轉換器的輸出電壓進行調節。
[0010]可選地，隔離式AC-DC轉換器具有遠程設定電壓目標值的通訊總線，所述通訊總線通過隔離收發裝置與所述控制器連接，所述控制器根據存儲在所述控制器內部的數據表產生與所述電壓目標值相對應的值輸出至所述輸出電壓調節裝置，對所述AC-DC轉換器的輸出電壓進行調節。
[0011]可選地，隔離式AC-DC轉換器具有對輸出過壓、過流、短路及設備過溫的保護裝置，所述保護裝置的執行部件為功率開關。
[0012]可選地，隔離式AC-DC轉換器的所述模擬控制線將所述AC-DC轉換器的工作狀態及過壓、過流、過溫故障狀態實時反饋給上位控制主機進行通信。
[0013]可選地，隔離式AC-DC轉換器的所述通信總線將所述AC-DC轉換器的工作狀態及過壓、過流、過溫故障狀態實時反饋給上位控制主機進行通信。
[0014]本實用新型提出的隔離式AC-DC轉換器，具有對輸出電壓進行遠程調節的功能，可方便地應用於需要調度控制的供電系統中。
[0015]本實用新型的方法和裝置具有其他的特性和優點，這些特性和優點從併入本文中的附圖和隨後的【具體實施方式】中將是顯而易見的，或者將在併入本文中的附圖和隨後的【具體實施方式】中進行詳細陳述，這些附圖和【具體實施方式】共同用於解釋本實用新型的特定原理。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016]通過納入本文的附圖以及隨後與附圖一起用於說明本實用新型的某些原理的【具體實施方式】，本實用新型的裝置所具有的其它特徵和優點將變得清楚或更為具體地得以闡明。
[0017]圖1為根據本實用新型的隔離式AC-DC轉換器的結構示意圖。[0018]附圖標記:
[0019]整流濾波電路I
[0020]PWM轉換電路2
[0021]功率脈衝變壓器3
[0022]高頻脈衝整流電路4
[0023]控制器5
[0024]電壓取樣的比例變換電路6
[0025]電壓比較器7
[0026]D/A 轉換器 8
[0027]電流取樣電路9
[0028]電流環電路10
[0029]隔離收發裝置11
[0030]通訊總線12
[0031]模擬控制線13
[0032]保護裝置14
[0033]輸出電壓調節裝置15
[0034]電流控制裝置16
[0035]第一電氣隔離裝置21
[0036]第二電氣隔離裝置22
[0037]第三電氣隔離裝置23
[0038]第四電氣隔離裝置24。
【具體實施方式】
[0039]在下面的描述中闡述了很多具體細節以便於充分理解本實用新型。但是本實用新型能夠以很多不同於在此描述的其它方式來實施，本領域技術人員可以在不違背本實用新型內涵的情況下做類似推廣，因此本實用新型不受下面公開的具體實施例的限制。
[0040]圖1為根據本實用新型的具有對輸出電壓進行遠程調節功能的隔離式AC-DC轉換器的結構示意圖。
[0041]如圖1所示，隔離式AC-DC轉換器包括整流濾波電路1、PWM轉換電路2、功率脈衝變壓器3、高頻脈衝整流電路4、控制器5、電壓取樣的比例變換電路6、電壓比較器7、D/A轉換器8、電流取樣電路9、電流環電路10、隔離收發裝置11、第一電氣隔離裝置21、第二電氣隔離裝置22、第二電氣隔離裝置22以及第四電氣隔離裝置24。
[0042]整流濾波電路1、PWM轉換電路2、功率脈衝變壓器3、高頻脈衝整流電路4依次串接。其中，交流電壓Vin從整流濾波電路I的輸入端進入該隔離式AC-DC轉換器，整流濾波電路I首先對其進行整流和濾波，輸出直流的驅動電壓。PWM轉換電路2通過控制整流濾波電路I輸出的脈衝控制信號的佔空比而改變輸入至功率脈衝變壓器3的原端的電流。功率脈衝變壓器3的次端輸出的交流電壓經過高頻脈衝整流電路4的整流，輸出直流電壓。控制器5與PWM轉換電路2連接，對PWM轉換電路2進行控制，並且通過第一電氣隔離裝置21與高頻脈衝整流電路4連接，可實現電氣隔離。[0043]由上可見，整流濾波電路1、PWM轉換電路2、功率脈衝變壓器3、高頻脈衝整流電路4、控制器5以及第一電氣隔離裝置21可實現隔離式AC-DC最基本的功能，實現交直流轉換。
[0044]電壓取樣的比例變換電路6、電壓比較器7、D/A轉換器8以及第二電氣隔離裝置22構成了 AC-DC轉換器的輸出電壓調節裝置15。其中，輸入端與高頻脈衝整流電路4的輸出端相連接的電壓取樣的比例變換電路6和D/A轉換器8分別連接至電壓比較器7的第一輸入埠和第二輸入埠，並且D/A轉換器8和電壓比較器7分別通過第二電氣隔離裝置22和第四電氣隔離裝置24與控制器5連接，以實現電氣隔離。其中，電壓取樣的比例變換電路6輸出的歸一化處理結果輸入至電壓比較器7的第一輸入埠，控制器5輸出的參考電壓Vref經D/A轉換器8轉換為模擬電壓後，輸入電壓比較器7的第二輸入埠，電壓比較器7將兩個電壓進行比較，控制器5根據電壓比較器7輸出的偏差電壓來控制PWM轉換電路輸出脈衝的佔空比，實現對參考電壓Vref的跟蹤，從而可以間接實現AC-DC轉換器最終輸出的電壓的調節。
[0045]隔離式AC-DC轉換器優選具有模擬控制線13，根據經由模擬控制線13輸入的模擬電壓量，通過輸出電壓調節裝置15和控制器5實現對AC-DC轉換器輸出電壓的調節。
[0046]隔離式AC-DC轉換器優選具有通訊總線12，通過通訊總線12通過隔離收發裝置11與控制器5連接，利用通信總線12可以遠程設定電壓目標值，控制器5根據存儲在期內部的數據表產生與電壓目標值相對應的值輸出至輸出電壓調節裝置15，該值同樣經過D/A轉換器8的D/A轉換後輸入至電壓比較器7，與經過電壓取樣的比例變換電路6的轉換後的歸一化電壓進行比較，實現對設定的電壓值的跟蹤，從而實現對AC-DC轉換器輸出電壓的調節。
[0047]電流取樣電路9、電流環電路10以及第三電氣隔離裝置22構成了電流控制裝置16，三者依次串聯連接在高頻脈衝整流電路4與控制器5之間。控制器5根據電流環電路10的輸出值對高頻脈衝整流電路4的輸出直流電流進行控制，能夠實現均流輸出，從而使多個AC-DC轉換器能夠並聯。
[0048]隔離式AC-DC轉換器優選具有對輸出過壓、過流、短路及設備過溫的保護裝置14，該保護裝置的執行部件可以是功率開關。當輸出過壓時，控制器5關斷功率開關；當出現過流時，控制器5關斷功率開關；通過檢測功率開關的工作溫度及功率開關自身的過溫保護，可以實現過溫時自動關斷功率開關。
[0049]優選地，隔離式AC-DC轉換器通過模擬控制線13將其工作狀態及過壓、過流、過溫故障狀態實時反饋給上位控制主機進行通信。
[0050]替代地，隔離式AC-DC轉換器通過通訊總線12將其工作狀態及過壓、過流、過溫故障狀態實時反饋給上位控制主機進行通信。
【權利要求】
1.一種隔離式AC-DC轉換器，其特徵在於，所述隔離式AC-DC轉換器包括: 整流濾波電路，所述整流濾波電路的輸入端接交流電壓； PWM轉換電路，與所述整流濾波電路的輸出端連接，將所述整流濾波的輸出斬波形成功率PWM脈衝，同時進行功率因數校正； 功率脈衝變壓器，具有設計需要的原端/次端匝數比，與所述PWM轉換電路的輸出端連接，將所述PWM轉換電路輸出的電壓從所述功率脈衝變壓器的原端轉換至次端； 高頻脈衝整流電路，與所述功率脈衝變壓器的次端連接，對所述功率脈衝變壓器的次端輸出的功率脈衝進行整流； 控制器，所述控制器與所述PWM轉換電路連接，並且通過第一電氣隔離裝置與所述高頻脈衝整流電路連接； 第一電氣隔離裝置，連接在所述高頻脈衝整流電路與所述控制器之間；以及 輸出電壓 調節裝置，所述輸出電壓調節裝置包括: 電壓取樣的比例變換電路，所述電壓取樣的比例變換電路與所述高頻脈衝整流電路的輸出端連接，對所述同步整流電路的輸出電壓進行取樣歸一化處理； D/A轉換器，所述D/A轉換器的輸入端通過第四電氣隔離裝置與控制器連接，對所述控制器的輸出進行D/A轉換； 電壓比較器，所述電壓比較器具有第一輸入埠和第二輸入埠，其中所述第一輸入埠與所述高頻脈衝整流電路的輸出端連接，所述第二輸入埠與D/A轉換器的輸出端連接，所述電壓比較器的輸出端通過第二電氣隔離裝置與控制器連接； 第二電氣隔離裝置，連接在所述電壓比較器與所述控制器之間；以及 第四電氣隔離裝置，連接在所述D/A轉換器與所述控制器之間。
2.根據權利要求1所述的隔離式AC-DC轉換器，其特徵在於具有電流控制裝置，所述電流控制裝置包括: 電流取樣電路，所述電流取樣電路與所述高頻脈衝整流電路的輸出端連接，對所述高頻脈衝整流電路的輸出直流進行電流取樣； 電流環電路，所述電流環電路的輸入端與所述電流取樣電路的輸出端連接，輸入端通過第三電氣隔離裝置與所述控制器連接； 第三電氣隔離裝置，連接在所述電流環電路與所述控制器之間； 其中，所述控制器根據所述電流環電路的輸出值對所述脈衝整流電路的輸出直流電流進行控制。
3.根據權利要求1或2所述的隔離式AC-DC轉換器，其特徵在於具有輸入模擬電壓量的模擬控制線，所述輸出電壓調節裝置和所述控制器根據經由所述模擬控制線輸入的模擬電壓量對所述AC-DC轉換器的輸出電壓進行調節。
4.根據權利要求1或2所述的隔離式AC-DC轉換器，其特徵在於具有遠程設定電壓目標值的通訊總線，所述通訊總線通過隔離收發裝置與所述控制器連接，所述控制器根據存儲在所述控制器內部的數據表產生與所述電壓目標值相對應的值輸出至所述輸出電壓調節裝置，對所述AC-DC轉換器的輸出電壓進行調節。
5.根據權利要求1或2所述的隔離式AC-DC轉換器，其特徵在於具有對輸出過壓、過流、短路及設備過溫的保護裝置，所述保護裝置的執行部件為功率開關。
6.根據權利要求3所述的隔離式AC-DC轉換器，其特徵在於所述模擬控制線將所述AC-DC轉換器的工作狀態及過壓、過流、過溫故障狀態實時反饋給上位控制主機進行通信。
7.根據權利要求4所述的隔離式AC-DC轉換器，其特徵在於所述通信總線將所述AC-DC轉換器的工作狀態及過`壓、過流、過溫故障狀態實時反饋給上位控制主機進行通信。
【文檔編號】H02M3/28GK203596754SQ201320701504
【公開日】2014年5月14日 申請日期:2013年11月7日 優先權日:2013年11月7日
【發明者】安小傑, 顏榮興 申請人:北京光景照明設計有限公司