[发明专利]一种DC-DC直流电源装置

说明书

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，特别是一种DC-DC直流电源装置。

背景技术

传统的DC-DC变换电路通常采用单一的硬开关斩波降压电路或单一的隔离逆变电路，需要使用高电压的半导体器件来适应高的输入电压，从而限制了半导体元件开关频率，导致电路中的电磁元件体积大，成本高，不具有产业化优势。

我公司于2013年2月13日申请了一篇专利，名称为一种交错工作的三电平降压电路（申请号：201210501663. 2），该电路的优点在于：采用软开关技术，可以使用较低电压等级的半导体元件，且突破了功率器件安全开关时间和二极管关断损耗对降压斩波电路开关频率的制约，使得装置可工作在更高的工作频率，从而降低了装置的体积重量；然而该电路一方面只能实现非隔离的电压变换，从而降低了装置的体积重量；然而该电路一方面只能实现非隔离的电压变换，在高输入电路和低输出电路要求电气绝缘的应用场合，该拓扑无法实现；另一方面，在输入电压远高于输出电压的应用场合，当该电路开关器件失效时，容易造成后级输出低压电路连环失效，可靠性不高。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的上述不足而提供一种DC-DC直流电源装置，其可以最大程度的提高开关管频率、降低损耗和成本、减小元器件的体积和重量，保证系统的安全运行。

本发明的技术方案是：一种DC-DC直流电源装置，包括三电平降压电路和隔离电路，所述三电平降压电路的输入端连接输入电源，输出端连接隔离电路的输入端；所述隔离电路的输出端与负载相连。

进一步，所述三电平降压电路由依次连接的滤波电容、由四个二极管整流桥构成的整流电路、可交替工作的换流电路以及LC滤波电路组成。

进一步，所述滤波电容包括串联连接的C1和C2，所述换流电路由四个开关管 Q1～Q4和四个换流电感L1~L4组成，依次串联的开关管Q1、换流电感L1与依次串联的开关管Q2、换流电感L2形成第一交替工作组，依次串联的开关管Q3、换流电感L3与依次串联的开关管Q4、换流电感L4形成第二交替工作组；所述滤波电容C1的正极、开关管 Q1、开关管 Q2的一端均与输入电源Ui的正极相接；所述滤波电容C2的负极、开关管 Q3、开关管 Q4的一端均与输入电源Ui的负极相接；所述二极管D1、D2的阳极和二极管D3、D4的阴极连接于滤波电容C1、C2之间；所述二极管D1的阴极连接于开关管 Q2和换流电感L2之间；所述二极管D2的阴极连接于开关管 Q1和换流电感L1之间；所述二极管D3的阳极连接于开关管 Q3和换流电感L3之间；所述二极管D4的阳极连接于开关管 Q4和换流电感L4之间。

进一步，所述LC滤波电路包括依次串联的主电感Lm和输出电容Co，主电感Lm的一端连接换流电感L1、L2，输出电容Co的负极连接隔离电路的输入端。

进一步，所述隔离电路为硬开关隔离电路、软开关隔离电路、全桥隔离电路、半桥隔离电路、隔离拓扑电路中的一种或组合。

进一步，所述隔离电路为LLC谐振隔离电路。

进一步，所述LLC谐振隔离电路由与所述三电平降压电路的输出端依次连接的滤波电容C1、由开关管Q1~Q4组成的逆变电路、LC谐振组件、变压器T1、由四个二极管 D1～D4整流桥构成的整流电路以及滤波电容C3组成。

进一步，所述滤波电容C1、开关管Q1、Q3的一端均与直流电源DC的正极连接，所述滤波电容C1的另一端、开关管Q2、Q4的一端均与直流电源DC的负极连接；所述LC谐振组件的一端连接于开关管Q1、Q2之间，另一端连接于变压器T1的原边首端，变压器T1的原边末端连接于开关管Q3、Q4之间；变压器T1的副边首端连接于二极管 D1、D2之间，副边末端连接于二极管 D3、D4之间；整流电路与滤波电容C3的输出端连接负载。

进一步，所述LC谐振组件由依次串联的谐振电容C2和谐振电感L1组成。

进一步，所述隔离电路的输出端通过母线连接直流供电负载。