[发明专利]高压直流隔离开关电源

说明书

技术领域

本发明涉及一种高压直流隔离开关电源，用于需要电隔离的高压取能场合，尤其适用于高压变频器、有源电力滤波器和无功补偿器等逆变式变流器的直流电压检测环节的电源需求。

背景技术

以高压变频器、有源电力滤波器和无功补偿器等逆变式变流器为代表的电力电子设备正广泛应用于电力、煤炭、冶金、纺织等工业领域，但是逆变式变流器的控制系统需要检测直流侧的电压信号。在检测环节中测量电路需要直流电源供电，然而，在高压场合如何方便的取能并安全的提供直流电源是一个挑战。

随着经济发展方式和产业结构的逐步转型升级，节能减排的要求日益成为社会发展的共识。得益于电力电子器件和变流技术的发展，通过高压变频器、有源电力滤波和无功补偿等电力电子设备的应用对传统能耗行业的改造升级来达到节能减排的要求已被实践证明是一种行之有效的手段。

 高压变频器、有源电力滤波器和无功补偿器等逆变式变流器的控制系统根据其控制策略，需要检测并稳定直流侧的电压。通常，直流电压检测电路属于二次电路，出于安全及控制方便的考虑需要与一次电路可靠隔离。因此，为直流检测电路提供电源的高压直流隔离开关电源的设计就显得尤为关键。

目前，业界比较流行的直流开关电源由于电路拓扑结构、开关器件和成本的限制无法直接应用于所需直流检测电路的供电场合。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于为高压变频器、有源电力滤波器和无功补偿器等逆变式变流器的直流电压检测电路供电的高压直流隔离开关电源。

为达上述目的，本发明有以下两种技术解决方案：

方案1

本发明的高压直流隔离开关电源，包括功率变换电路、驱动电路和输出电路；

–功率变换电路包括：N个高频变压器、IGBT模块和隔直电容，N为正整数，N个高频变压器的原、副边绕组分别串联，串联原边和串联副边的变比为10：1，IGBT模块由两个IGBT单体串联组成半桥结构， N个高频变压器原边串联绕组的一端与IGBT模块的输出端连接，另一端与隔直电容的一端相连，隔直电容的另一端与IGBT模块负极相连并接地，IGBT模块正极与输入直流电压正极相连；

–驱动电路包括：产生方波信号的信号发生电路和IGBT驱动及保护电路，信号发生电路的输出端与IGBT驱动及保护电路的输入端相连，IGBT驱动及保护电路输出的两路互补驱动信号分别与IGBT模块的两个IGBT单体的栅极相连；

–输出电路包括，由第一电感、第二电感和电容构成的吸收电路、整流桥堆、滤波电感和滤波电容，N个高频变压器副边串联绕组的一端与第一电感的一端相连，第一电感的另一端与第二电感的一端及电容的一端共接，第二电感的另一端与整流桥堆的一个交流输入端相连，整流桥堆的另一个交流输入端与电容的另一端及N个高频变压器副边串联绕组的另一端共接，整流桥堆直流输出的正端与滤波电感的一端相连，滤波电感的另一端与滤波电容的正极相连，整流桥堆直流输出的负端与滤波电容的负极相连并接地。滤波电容的两端为输出直流电压的正、负极。

方案2

本发明的高压直流隔离开关电源，包括功率变换电路、驱动电路和输出电路；

–功率变换电路包括： N个高频变压器、IGBT模块和隔直电容，N为正整数，N个高频变压器的原、副边绕组分别串联，串联原边和串联副边的变比为10：1，IGBT模块由两个IGBT单体串联组成半桥结构， N个高频变压器原边串联绕组的一端与IGBT模块的输出端连接，另一端与隔直电容的一端相连，隔直电容的另一端与IGBT模块负极相连并接地，IGBT模块正极与输入直流电压正极相连；

–驱动电路包括：产生方波信号的信号发生电路和IGBT驱动及保护电路，信号发生电路的输出端与IGBT驱动及保护电路的输入端相连，IGBT驱动及保护电路输出的两路互补驱动信号分别与IGBT模块的两个IGBT单体的栅极相连；

–输出电路包括，整流桥堆、滤波电感和滤波电容，N个高频变压器副边串联绕组的一端与整流桥堆的一个交流输入端相连，整流桥堆的另一个交流输入端与N个高频变压器副边串联绕组的另一端相连，整流桥堆直流输出的正端与滤波电感的一端相连，滤波电感的另一端与滤波电容的正极相连，整流桥堆直流输出的负端与滤波电容的负极相连并接地。滤波电容的两端为输出直流电压的正、负极。

本发明的有益效果在于：