[发明专利]高功率密度直流电源

说明书

本发明发明涉及一种高功率密度直流电源，解决了现有技术的不足，技术方案为：包括：整流电路，用于将电网输入的交流电转换为直流电；直流变换电路，对输入的直流电进行部分功率调节，用于调节电源输出电压或电流；控制电路，用于采集输入、输出电压或电流的幅值，并根据人机交互模块提供的电压设定值构造出控制信号从而调整直流变换电路；人机交互模块，用于用户设定所需电压，并显示电源的输出状态。

技术领域

本发明属于电力电子技术领域，具体涉及一种高功率密度直流电源。

背景技术

随着科学技术的飞速发展，各类用电设备与日俱增。与大规模使用的交流电能系统相比，直流电能系统具有控制简单、接入方便、电力变换层级少等优势，被广泛应用于通信系统、数据中心、移动基站以及电动汽车充电等领域。直流可调电源正是从广泛分布的交流电网获取能量，提供直流电能的设备。

图1为现有的直流电源的示意图。常用的直流电源通常由两级电力电子变换器构成。前级为整流器，输入端接市电，输出端为整流获得的直流电；后级为DC-DC变换器，用于输出电压或电流受控的直流电。现有的直流电源属于全功率变换器，用电端所需的全部电能均通过该DC-DC变换器进行变换和处理。这种变换器存在一个缺点，即电源中的功率器件和储能器件都要按照最大功率容量设计。如果用电设备的功率较大，电源的体积较大，成本很高。

发明内容

针对现有技术所存在的上述电源中的功率器件和储能器件都要按照最大功率容量设计。如果用电设备的功率较大，电源的体积较大，成本很高的问题，本发明提供了一种高功率密度的直流电源方。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种高功率密度直流电源，包括：

整流电路，用于将电网输入的交流电转换为直流电；

直流变换电路，对输入的直流电进行部分功率调节，用于调节电源输出电压或电流；

控制电路，用于采集输入、输出电压或电流的幅值，并根据人机交互模块提供的电压设定值构造出控制信号从而调整直流变换电路；

人机交互模块，用于用户设定所需电压，并显示电源的输出状态。

该直流变换电路的输出电压v_dco通过极性选择电路后，与其输入电压v_dcin串联，形成该电源的总输出v_o，即v_o＝v_dco+v_dcin。因此，该直流变换电路的需要处理的功率仅为P_dc＝v_dco*i，仅为电源总输出功率P_o＝(v_dco+v_dcin)*i的一部分。该直流变换电路由两级DC/DC变换器构成。前级DC/DC变换器采用隔离拓扑实现，用于实现高频隔离；后级DC-DC变换器由全桥或半桥拓扑实现，输出电压为双极性、可调节。当整流电路获得的直流电压v_dcin小于所需输出电压v_o时，该电路输出电压v_dco为正值；当整流电路获得的直流电压v_dcin大于所需输出电压v_o时，该电路输出电压v_dco为负值。本发明提出的直流电源可以实现较高的功率密度。相较于传统的直流电源，可以在满足用电需求的前提下，大幅降低设备成本，缩小设备体积。本发明提出的直流电源在小型化、便携化的同时，不改变原有用电设备的电气连接，使用和后期维护便捷。本发明的控制电路采集了输出端的电压、电流信息，可方便地集成功率计功能。

作为优选，所述直流变换电路包括：

双向DC/DC高频隔离电路，采用隔离拓扑实现，用于实现高频隔离；

双向DC/DC极性调压电路，由全桥或半桥拓扑实现，输出电压为双极性且可调节；