直流電源的製作方法

2023-05-02 06:16:41

本實用新型涉及電源設備領域，尤其涉及一種直流電源。

背景技術：

鐵路機車直流電源主要是為機車內部應急燈、儀表等電氣設備提供電源，並為蓄電池組充電。目前，鐵路機車廣泛採用的是相控電源，所謂相控電源，指採用可控矽作為整流器件的電源系統，其原理是交流輸入電壓經工頻變壓器降壓，然後採用可控矽進行整流。為了保持輸出電壓的穩定，需一套比較複雜的可控矽觸發電路。這就使得現有鐵路機車直流電流存在很多不足，如下：

1、開關器件工作頻率低，使得內部儲能元件的尺寸很大，從而增大了直流電源的體積，降低了功率密度，增加了成本。

2、結構複雜，效率低，降低了直流電源的安全性和可靠性。

技術實現要素：

本實用新型所要解決的技術問題是：提供一種直流電源，效率高，體積小，可靠性好。

為了解決上述技術問題，本實用新型採用的技術方案為：一種直流電源，包括輸入防反接與軟啟動電路、DC/CD變換器、輸出防反接電路、直流輸出檢測電路、控制電路和驅動電路；

所述輸入防反接與軟啟動電路、DC/CD變換器和輸出防反接電路依次連接；所述直流輸出檢測電路分別連接所述DC/CD變換器的輸出端和所述控制電路的輸入端；所述驅動電路分別連接所述控制電路的輸出端和所述DC/CD變換器的輸入端。

進一步地，還包括輸入濾波電路和輸出濾波電路，直流輸入通過所述輸入濾波電路連接所述輸入防反接與軟啟動電路；

所述DC/CD變換器通過所述輸出濾波電路分別與所述直流輸出檢測電路和所述輸出防反接電路連接。

進一步地，還包括均流電路、顯示電路和通信電路，所述均流電路、顯示電路和通信電路分別與所述控制電路連接。

進一步地，還包括直流輸入檢測電路，所述直流輸入檢測電路的輸入端連接所述輸入濾波電路的輸出端。

進一步地，還包括保護電路，所述保護電路的輸入端分別與直流輸入檢測電路和直流輸出檢測電路連接，輸出端與所述控制電路連接。

進一步地，還包括輔助電源電路，所述輔助電源電路分別與所述保護電路和控制電路連接。

進一步地，還包括溫度檢測電路和外部信號檢測電路，所述溫度檢測電路和外部信號檢測電路分別連接所述保護電路。

進一步地，所述DC/CD變換器為全橋LLC諧振電路。

進一步地，所述DC/CD變換器的控制方式為變頻控制。

進一步地，所述DC/CD變換器的開關器件為高頻開關器件。

本實用新型的有益效果在於：通過設置防反接電路，防止在關機的短時間內，內部儲能元件與輸入和輸出線路直接連通而危害人身安全；通過設置軟啟動電路，防止在開機時，輸入直流直接衝擊內部儲能電容，可抑制開機浪湧對輸入直流的影響；本實用新型將一種直流電變換為另一種隔離直流電，可獨立運行，也可多臺並聯運行，可提高電能轉換效率和功率密度，且體積小，可靠性好。

附圖說明

圖1為本實用新型一種直流電源的結構示意圖；

圖2為本實用新型實施例一的結構示意圖；

圖3為本實用新型實施例二的結構示意圖；

圖4為本實用新型實施例三的結構示意圖。

標號說明：

1、輸入防反接與軟啟動電路；2、DC/CD變換器；3、輸出防反接電路；4、直流輸出檢測電路；5、控制電路；6、驅動電路；7、輸入濾波電路；8、輸出濾波電路；9、直流輸入檢測電路；10、保護電路；11、溫度檢測電路；12、外部信號檢測電路；13、輔助電源電路；14、均流電路；15、顯示電路；16、通信電路。

具體實施方式

為詳細說明本實用新型的技術內容、所實現目的及效果，以下結合實施方式並配合附圖詳予說明。

本實用新型最關鍵的構思在於：將直流電源由相控電源改為高頻軟開關電源。

請參閱圖1，一種直流電源，包括輸入防反接與軟啟動電路、DC/CD變換器、輸出防反接電路、直流輸出檢測電路、控制電路和驅動電路；

所述輸入防反接與軟啟動電路、DC/CD變換器和輸出防反接電路依次連接；所述直流輸出檢測電路分別連接所述DC/CD變換器的輸出端和所述控制電路的輸入端；所述驅動電路分別連接所述控制電路的輸出端和所述DC/CD變換器的輸入端。

從上述描述可知，本實用新型的有益效果在於：將現有直流電源由相控電源改為高頻軟開關電源，提高了直流電源的轉換效率和功率密度，使其更加高效、小型和安全。

進一步地，還包括輸入濾波電路和輸出濾波電路，直流輸入通過所述輸入濾波電路連接所述輸入防反接與軟啟動電路；所述DC/CD變換器通過所述輸出濾波電路分別與所述直流輸出檢測電路和所述輸出防反接電路連接。

由上述描述可知，通過設置輸入濾波電路，將輸入的直流變為較乾淨的直流電，通過設置輸出濾波電路，可輸出穩定的直流電。

進一步地，還包括均流電路、顯示電路和通信電路，所述均流電路、顯示電路和通信電路分別與所述控制電路連接。

由上述描述可知，可使多個直流電源並機運行，且可防止各個直流電源輸出功率不均；通過設置均流電路，以實現輸出功率一致；通過設置顯示電路，可查詢和顯示直流電源的工作狀態，並設置其地址；通過設置通信電路，使得直流電源能與上位機通信。

進一步地，還包括直流輸入檢測電路，所述直流輸入檢測電路的輸入端連接所述輸入濾波電路的輸出端。

進一步地，還包括保護電路，所述保護電路的輸入端分別與直流輸入檢測電路和直流輸出檢測電路連接，輸出端與所述控制電路連接。

進一步地，還包括輔助電源電路，所述輔助電源電路分別與所述保護電路和控制電路連接。

進一步地，還包括溫度檢測電路和外部信號檢測電路，所述溫度檢測電路和外部信號檢測電路分別連接所述保護電路。

由上述描述可知，通過設置保護電路，保證運行的安全性和可靠性；通過設置輸入範圍較寬的輔助電源電路，為控制電路和保護電路等供電。

進一步地，所述DC/CD變換器為全橋LLC諧振電路。

由上述描述可知，可提高電源的效率。

進一步地，所述DC/CD變換器的控制方式為變頻控制。

進一步地，所述DC/CD變換器的開關器件為高頻開關器件。

由上述描述可知，可減小電源的體積，增大功率密度。

實施例一

請參照圖2，本實用新型的實施例一為：一種直流電源，可作為鐵路機車直流電源，包括輸入防反接與軟啟動電路1、DC/CD變換器2、輸出防反接電路3、直流輸出檢測電路4、控制電路5和驅動電路6；

所述輸入防反接與軟啟動電路1、DC/CD變換器2和輸出防反接電路3依次連接；所述直流輸出檢測電路4分別連接所述DC/CD變換器2的輸出端和所述控制電路5的輸入端，即直流輸出檢測電路4的輸入端連接DC/CD變換器2的輸出端，直流輸出檢測電路4的輸出端連接控制電路5的輸入端；所述驅動電路6分別連接所述控制電路5的輸出端和所述DC/CD變換器2的輸入端，即驅動電路6的輸入端連接控制電路5的輸出端，驅動電路6的輸出端連接DC/CD變換器2的輸入端。

還包括輸入濾波電路7和輸出濾波電路8，直流輸入通過所述輸入濾波電路7連接所述輸入防反接與軟啟動電路1；所述DC/CD變換器2通過所述輸出濾波電路8分別與所述直流輸出檢測電路4和所述輸出防反接電路3連接。優選地，所述輸入濾波電路7為EMI濾波電路。

優選地，所述DC/CD變換器2為全橋LLC諧振電路。

優選地，所述DC/CD變換器2的控制方式為變頻控制；開關器件為高頻開關器件，即開關器件工作在高頻環境下。

本實施例的工作原理為：輸入的直流經輸入濾波電路後，變成較乾淨的直流電，經輸入防反接與軟啟動電路後，成為直流母線電；DC/DC變換器通過其開關網路將直流母線電變成高頻交流電並作用於內部諧振網絡，諧振網絡變壓器的副邊通過整流得到一個與輸入直流相隔離的直流，經過輸出濾波電路和輸出防反接電路後成為穩定的直流；直流輸出檢測電路通過採樣得到直流電源的輸出電壓和電流信息，並輸送給控制電路；控制電路通過對輸出電壓進行PID控制、對輸出電流進行限流控制後，輸出一種頻率與輸出電壓和輸出電流相對應的驅動信號並作用於驅動電路，使直流電源在要求的輸出電壓和電流條件下工作；當輸出電壓或輸出電流改變時，直流電源的工作頻率也隨之改變。

在輸入和輸出部分都接有防反接電路，可在關機的短時間內，防止內部儲能元件與輸入和輸出線路直接連通而危害人身安全；在開機時，為防止輸入直流直接衝擊內部儲能電容，直流電源接有軟啟動電路，該電路還能抑制開機浪湧對輸入直流的影響。

本實施例將現有機車直流電源由相控電源改為高頻軟開關電源，提高了直流電源的轉換效率和功率密度，使其更加高效、小型和安全。

實施例二

請參照圖3，本實施例是實施例一的進一步拓展，相同之處不再累述，區別在於，還包括直流輸入檢測電路9，所述直流輸入檢測電路9的輸入端連接所述輸入濾波電路7的輸出端。

還包括保護電路10，所述保護電路10的輸入端分別與直流輸入檢測電路9的輸出端和直流輸出檢測電路4的輸出端連接，保護電路10的輸出端與所述控制電路5連接。

還包括溫度檢測電路11和外部信號檢測電路12，所述溫度檢測電路11的輸出端和外部信號檢測電路12的輸出端分別連接所述保護電路10的輸入端。

還包括輔助電源電路13，所述輔助電源電路13的輸出端分別與所述保護電路10的輸入端和控制電路5的輸入端連接。

對於鐵路機車直流電源而言，可靠性是極其重要的。為保證安全、可靠運行，所述直流電源提供了完備的保護電路，主要有輸入過欠壓、輸入過流、過溫、輸出過壓和外部信號故障，其中外部信號由機車提供。除輸出過壓保護外，其他保護都能自動恢復。

為保證正常工作，設置了輸入範圍較寬的輔助電源電路，給控制電路、保護電路等供電，其輸入為機車內部電池供電。

實施例三

請參照圖4，本實施例是上述實施例的進一步拓展，相同之處不再累述，區別在於，還包括均流電路14、顯示電路15和通信電路16，所述均流電路14、顯示電路15和通信電路16分別與所述控制電路5連接；進一步地，均流電路14的輸入端與控制電路5的輸出端連接，顯示電路15和通信電路16與控制電路5雙向連接。

當需要多個直流電源並機運行時，為了防止各個直流電源輸出功率不均，通過設置均流電路，以實現輸出功率一致，通過設置顯示電路，可查詢和顯示直流電源的工作狀態，並設置其地址，通過設置通信電路，使得直流電源能與上位機通信，通信協議為RS485。

綜上所述，本實用新型提供的一種直流電源，將現有直流電源由相控電源改為高頻軟開關電源，提高了直流電源的轉換效率和功率密度，使其更加高效、小型和安全。在輸入和輸出部分都接有防反接電路，可在關機的短時間內，防止內部儲能元件與輸入和輸出線路直接連通而危害人身安全；在開機時，為防止輸入直流直接衝擊內部儲能電容，直流電源接有軟啟動電路，該電路還能抑制開機浪湧對輸入直流的影響。通過設置保護電路，保證運行的安全性和可靠性。當需要多個直流電源並機運行時，為了防止各個直流電源輸出功率不均，通過設置均流電路，以實現輸出功率一致，通過設置顯示電路，可查詢和顯示直流電源的工作狀態，並設置其地址，通過設置通信電路，使得直流電源能與上位機通信。

以上所述僅為本實用新型的實施例，並非因此限制本實用新型的專利範圍，凡是利用本實用新型說明書及附圖內容所作的等同變換，或直接或間接運用在相關的技術領域，均同理包括在本實用新型的專利保護範圍內。