高电压直流取电电路的制作方法_2

文档序号:8284888阅读:来源:国知局
取电系统中。本发明实施例提供的高电压直流取电电路是在现有的单端正激电路的基础上,通过两个串联的MOS晶体管同步开通与关断来实现串联分压,使得落在每个MOS晶体管压降变小,从而适用于风电变流器的高压取电系统。而相应的,整个高电压直流取电电路的结构也要做出相应的调整。
[0040]实施例一
[0041]图2为本发明提供的高电压直流取电电路的电路结构示意图,该电路可实现在风力发电机组的直流母线上进行高压取电并转化为机组控制器所需的电压。如图2所示,该高电压直流取电电路具体包括:
[0042]高频隔离变压器Tl、供电回路22、输出整流二极管D1、续流二极管D2以及依次串联的磁复位回路21、第一 MOS晶体管Ql和第二 MOS晶体管Q2 ;
[0043]磁复位回路21并联在高频隔离变压器Tl的一次侧;高频隔离变压器Tl的一次侧的高压端为图2所示高电压直流取电电路输入端的高压端;第二 MOS晶体管Q2的源极为高电压直流取电电路输入端的低压端;
[0044]供电回路22与第一 MOS晶体管Ql和第二 MOS晶体管Q2连接,用于向第一 MOS晶体管Ql和第二 MOS晶体管Q2提供驱动脉冲;
[0045]高频隔离变压器Tl的二次侧连接输出整流二极管Dl和续流二极管D2,续流二极管D2两端为高电压直流取电电路的电压输出端。
[0046]如图2所不,上述高电压直流取电电路输入端电压记为Vin,输出端电压记为Vo。其中,上述磁复位回路21同图1所示实施例中的复位绕组W3作用相同,主要用于高频隔离变压器Tl在第一 MOS晶体管Ql和第二 MOS晶体管Q2同步截止时,将其磁能消除,从而避免在第一 MOS晶体管Ql和第二 MOS晶体管Q2再次同步导通时出现磁能饱和。本实施例中,对于磁复位回路21的具体电路结构不作限定。
[0047]如图2所示,供电回路22用于为第一 MOS晶体管Ql和第二 MOS晶体管Q2提供驱动脉冲。可以理解的,若使高频隔离变压器Tl能够正在工作,需保证第一 MOS晶体管Ql和第二 MOS晶体管Q2为同步导通和截止。本实施例中,对于供电回路22的具体电路结构不作限定。
[0048]如图2所示,整流二极管Dl和续流二极管D2与其在图1中的位置和作用相同,在此不做赘述。
[0049]进一步的,如图3所示,供电回路22具体包括:启动供电单元221、自供电单元222、脉冲控制回路223 ;其中:
[0050]启动供电单元221、自供电单元222的输出端分别与脉冲控制回路223的输入端连接;且分别还与第一 MOS晶体管Ql的栅极相连接。
[0051]进一步的,图3所示实施例中还包括:第一导通二极管D4和第一稳压二极管D5 ;
[0052]启动供电单元221、自供电单元222的输出端分别与第一导通二极管D4的正极连接,第一导通二极管D4的负极与第一 MOS晶体管Ql的栅极连接;
[0053]第一稳压二极管D5的正极与第一 MOS晶体管Ql的源极连接;第一稳压二极管D5的负极与第一 MOS晶体管Ql的栅极连接。
[0054]其中,启动供电单元221用于在上述高电压直流取电电路启动过程中为第一 MOS晶体管Ql和第二 MOS晶体管Q2提供驱动脉冲;自供电单元222用于在上述高电压直流取电电路启动后的工作过程中为第一 MOS晶体管Ql和第二 MOS晶体管Q2提供驱动脉冲。从图3中可以看出第一 MOS晶体管Ql的开通时间与第二 MOS晶体管Q2完全同步,当第二 MOS晶体管Q2关断时,第一 MOS晶体管Ql处于悬浮关闭状态。
[0055]进一步的,如图4所示,为上述启动供电单元221的具体电路结构,包括:供电三极管Q3、与所述供电三极管连接的限流电阻(包括Rl、R2、R3)、第二稳压二极管D6和充电电容Cl ;
[0056]第二稳压二极管D6的正极与高电压直流取电电路输入端的低压端连接;第二稳压二极管D6的负极与供电三极管Q3的基极连接;第二稳压二极管D6的正极和供电三极管Q3的发射极两端构成启动供电单元221的输出端Vo,并与充电电容Cl并联;供电三极管Q3的集电极与高电压直流取电电路输入端的高压端连接。
[0057]具体地,该启动供电单元221在高电压直流取电电路启动过程中,利用外加高压Vin(如机组中的直流母线电压)通过限流电阻Rl、R2、R3,以及如12V的第二稳压二极管D6,供电三极管Q3组成的回路向充电电容Cl充电,从而为第一 MOS晶体管Ql以及图3中的脉冲控制回路223提供驱动能量,图4中,输出端电压Vo被第二稳压管D6箝位在固定电压如12V上,从而满足高电压直流取电电路启动时第一 MOS晶体管Ql和第二 MOS晶体管Q2的驱动需求。
[0058]进一步的,如图5所示,为上述自供电单元222的具体电路结构,包括:自供电变压器T2、第二导通二极管D7。
[0059]结合图8所示,自供电变压器T2的一次侧设置在输出整流二极管Dl与所述高电压直流取电电路输出端的高压端之间的高压端支路上;
[0060]自供电变压器T2的二次侧的高压端与第二导通二极管D7的正极连接,第二导通二极管D7的负极与高电压直流取电电路输出端的低压端构成所述自供电单元的输出端。[0061 ] 具体地,该自供电单元222在高电压直流取电电路启动后,利用在高电压直流取电电路的输出回路中加入的自供电变压器T2,构成了自供电回路。高电压直流取电电路启动后,输出如24V直流电压,使得自供电变压器T2工作在高频反激状态,当第一 MOS晶体管Ql和第二 MOS晶体管Q2关断时,由自供电变压器T2向充电电容Cl充电,从而为脉冲控制回路223提供下一周期驱动第一 MOS晶体管Ql和第二 MOS晶体管Q2的能量。
[0062]进一步的,如图6所示,为上述脉冲控制回路223的具体电路结构,包括:脉冲控制芯片Ul和采样电阻R4 ;
[0063]脉冲控制芯片Ul具体可以是脉宽调制芯片,如芯片UC3823。脉冲控制芯片Ul的输入端(高电压输入端)为脉冲控制回路223的电压输入端;脉冲控制芯片Ul的输出端与第二 MOS晶体管Q2的栅极连接;脉冲控制芯片Ul的采样输入端通过采样电阻R4与第二MOS晶体管Q2的源极连接,用于采集流经第一 MOS晶体管Ql和第二 MOS晶体管Q2的串联电流。
[0064]进一步的,如图7所示,为上述磁复位回路的具体电路结构,包括:复位电容C2、复位电阻R5和复位二极管D8 ;
[0065]复位电容C2和复位电阻R5并联连接后一端与复位二极管D8的负极连接,另一端与高频隔离变压器Tl的一次侧的高压端连接;复位二极管D8的正极与高频隔离变压器Tl的一次侧的低压端连接。
[0066]图8为本发明提供的高电压直流取电电路的电路结构原理图,包括如上图2至图7所示实施例的电路结构。
[0067]图8中,启动供电单元221和自供电单元222的供电过程为:当高电压直流取电电路启动时,启动供电单元221通过供电三极管Q3为充电电容Cl充电,从而为第一 MOS晶体管Ql和第二 MOS晶体管Q2提供驱动能量;当高电压直流取电电路正常启动后,自供电单元222启动工作,此时启动供电单元221中Q3截止,不再向充电电容Cl充电,而是由自供电单元为Ql和Q2继续提供驱动能量。
[0068]进一步的,如图8所示,在脉冲控制芯片Ul与第二MOS晶体管Q2之
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