隔離式ac-dc轉(zhuǎn)換器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提出一種隔離式AC-DC轉(zhuǎn)換器，包括整流濾波電路、PWM轉(zhuǎn)換電路、功率脈沖變壓器、高頻脈沖整流電路、控制器、第一電氣隔離裝置和輸出電壓調(diào)節(jié)裝置。其中，PWM轉(zhuǎn)換電路將整流濾波電路的輸出斬波形成功率PWM脈沖并進(jìn)行功率因數(shù)校正；功率脈沖變壓器將PWM轉(zhuǎn)換電路輸出的電壓從原端轉(zhuǎn)換至次端；高頻脈沖整流電路整流功率脈沖變壓器次端輸出的功率脈沖；高頻脈沖整流電路與控制器之間通過(guò)第一電氣隔離裝置連接；輸出電壓調(diào)節(jié)裝置包括電壓取樣的比例變換電路、電壓比較器、D/A轉(zhuǎn)換器、第二電氣隔離裝置以及第四電氣隔離裝置。所述轉(zhuǎn)換器具有對(duì)輸出電壓進(jìn)行遠(yuǎn)程調(diào)節(jié)的功能，可方便地應(yīng)用于需要調(diào)度控制的供電系統(tǒng)中。
【專利說(shuō)明】隔罔式AC-DC轉(zhuǎn)換器【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種AC-DC轉(zhuǎn)換器。更特別的是，本實(shí)用新型涉及一種可對(duì)輸出電壓進(jìn)行遠(yuǎn)程調(diào)節(jié)的隔離式AC-DC轉(zhuǎn)換器。
【背景技術(shù)】
[0002]在民用直流用電系統(tǒng)中，直流供電系統(tǒng)電力的來(lái)源往往有很多種，可以是來(lái)自交流AC市電、太陽(yáng)能發(fā)電、風(fēng)能發(fā)電、天然氣發(fā)電、多種電池儲(chǔ)電等，這些不同種類的電力，經(jīng)“變換”、“混合”、“合成”后，成為直流系統(tǒng)中的電力來(lái)源。同時(shí)，由于器件、設(shè)備及技術(shù)的限制，不可能制成功率無(wú)限大的單一設(shè)備，在需要功率擴(kuò)展及大功率系統(tǒng)時(shí)，通常是通過(guò)很多小功率模塊的“合成”來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
[0003]對(duì)直流系統(tǒng)的這些多種電力來(lái)源，需要適當(dāng)?shù)恼{(diào)度策略，以實(shí)現(xiàn)能源利用的高效化。例如:太陽(yáng)照射充足的時(shí)候，可以優(yōu)先太陽(yáng)能的直接利用；沒(méi)有日照時(shí)，就要使用已存的電力，已存電力用盡時(shí)，就要使用交流市電；而在用電波谷時(shí)，要優(yōu)先使用交流波谷市電，同時(shí)，可以將波谷市電存儲(chǔ)，而在以后使用。將各種來(lái)源的電能轉(zhuǎn)換為直流電，然后按照?qǐng)D1所示電路就可以合成更大功率的電能輸出。調(diào)節(jié)某個(gè)轉(zhuǎn)換單元的輸出，就可以控制該轉(zhuǎn)換單元輸出功率的大小，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)多種電力來(lái)源電能輸出的調(diào)度控制。其中對(duì)于交流電AC就可以使用AC-DC設(shè)備實(shí)現(xiàn)交流到直流的轉(zhuǎn)換。
[0004]已知現(xiàn)有的AC-DC設(shè)備，輸出電壓的調(diào)節(jié)是基于設(shè)備上的一個(gè)電阻式電位器簡(jiǎn)單實(shí)現(xiàn)的，這種方式無(wú)法應(yīng)用于需要調(diào)度控制的供電系統(tǒng)。
[0005]公開(kāi)于該實(shí)用新型【背景技術(shù)】部分的信息僅僅旨在加深對(duì)本實(shí)用新型的一般【背景技術(shù)】的理解，而不應(yīng)當(dāng)被視為承認(rèn)或以任何形式暗示該信息構(gòu)成已為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的現(xiàn)有技術(shù)。`實(shí)用新型內(nèi)容
[0006]本實(shí)用新型致力于解決與現(xiàn)有技術(shù)有關(guān)的上述問(wèn)題，提出一種可遠(yuǎn)程調(diào)節(jié)、設(shè)定AC-DC輸出的方法，用以方便地實(shí)現(xiàn)能源供給的調(diào)度控制。
[0007]本實(shí)用新型提出一種隔離式AC-DC轉(zhuǎn)換器，所述隔離式AC-DC轉(zhuǎn)換器包括整流濾波電路、PWM轉(zhuǎn)換電路、功率脈沖變壓器、高頻脈沖整流電路、控制器、第一電氣隔離裝置以及輸出電壓調(diào)節(jié)裝置。其中，所述整流濾波電路的輸入端接交流電壓；所述PWM轉(zhuǎn)換電路與所述整流濾波電路的輸出端連接，將所述整流濾波的輸出斬波形成功率PWM脈沖，同時(shí)進(jìn)行功率因數(shù)校正；所述功率脈沖變壓器具有設(shè)計(jì)需要的原端/次端匝數(shù)比，與所述PWM轉(zhuǎn)換電路的輸出端連接，將所述PWM轉(zhuǎn)換電路輸出的電壓從所述功率脈沖變壓器的原端轉(zhuǎn)換至次端；所述高頻脈沖整流電路與所述功率脈沖變壓器的次端連接，對(duì)所述功率脈沖變壓器的次端輸出的功率脈沖進(jìn)行整流；所述控制器與所述PWM轉(zhuǎn)換電路連接，并且通過(guò)第一電氣隔離裝置與所述高頻脈沖整流電路連接；所述第一電氣隔離裝置連接在所述高頻脈沖整流電路與所述控制器之間；所述輸出電壓調(diào)節(jié)裝置包括:電壓取樣的比例變換電路、電壓比較器、D/A轉(zhuǎn)換器、第二電氣隔離裝置、第四電氣隔離裝置，其中，所述電壓取樣的比例變換電路與所述高頻脈沖整流電路的輸出端連接，對(duì)所述同步整流電路的輸出電壓進(jìn)行取樣歸一化處理；所述D/A轉(zhuǎn)換器的輸入端通過(guò)第四電氣隔離裝置與控制器連接，對(duì)所述控制器的輸出進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換；所述電壓比較器具有第一輸入端口和第二輸入端口的，其中所述第一輸入端口與所述高頻脈沖整流電路的輸出端連接，所述第二輸入端口與D/A轉(zhuǎn)換器的輸出端連接，所述電壓比較器的輸出端通過(guò)第二電氣隔離裝置與控制器連接；所述第二電氣隔離裝置連接在所述電壓比較器與所述控制器之間；所述第四電氣隔離裝置連接在所述D/A轉(zhuǎn)換器與所述控制器之間。
[0008]可選地，隔離式AC-DC轉(zhuǎn)換器具有電流控制裝置，所述電流控制裝置包括電流取樣電路、電流環(huán)電路，以及第三電氣隔離裝置，其中，所述電流取樣電路與所述高頻脈沖整流電路的輸出端連接，對(duì)所述高頻脈沖整流電路的輸出直流進(jìn)行電流取樣；所述電流環(huán)電路的輸入端與所述電流取樣電路的輸出端連接，輸入端通過(guò)第三電氣隔離裝置與所述控制器連接；所述第三電氣隔離裝置連接在所述電流環(huán)電路與所述控制器之間。所述控制器根據(jù)所述電流環(huán)電路的輸出值對(duì)所述脈沖整流電路的輸出直流電流進(jìn)行控制。
[0009]可選地，隔離式AC-DC轉(zhuǎn)換器具有輸入模擬電壓量的模擬控制線，所述輸出電壓調(diào)節(jié)裝置和所述控制器根據(jù)經(jīng)由所述模擬控制線輸入的模擬電壓量對(duì)所述AC-DC轉(zhuǎn)換器的輸出電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)。
[0010]可選地，隔離式AC-DC轉(zhuǎn)換器具有遠(yuǎn)程設(shè)定電壓目標(biāo)值的通訊總線，所述通訊總線通過(guò)隔離收發(fā)裝置與所述控制器連接，所述控制器根據(jù)存儲(chǔ)在所述控制器內(nèi)部的數(shù)據(jù)表產(chǎn)生與所述電壓目標(biāo)值相對(duì)應(yīng)的值輸出至所述輸出電壓調(diào)節(jié)裝置，對(duì)所述AC-DC轉(zhuǎn)換器的輸出電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)。
[0011]可選地，隔離式AC-DC轉(zhuǎn)換器具有對(duì)輸出過(guò)壓、過(guò)流、短路及設(shè)備過(guò)溫的保護(hù)裝置，所述保護(hù)裝置的執(zhí)行部件為功率開(kāi)關(guān)。
[0012]可選地，隔離式AC-DC轉(zhuǎn)換器的所述模擬控制線將所述AC-DC轉(zhuǎn)換器的工作狀態(tài)及過(guò)壓、過(guò)流、過(guò)溫故障狀態(tài)實(shí)時(shí)反饋給上位控制主機(jī)進(jìn)行通信。
[0013]可選地，隔離式AC-DC轉(zhuǎn)換器的所述通信總線將所述AC-DC轉(zhuǎn)換器的工作狀態(tài)及過(guò)壓、過(guò)流、過(guò)溫故障狀態(tài)實(shí)時(shí)反饋給上位控制主機(jī)進(jìn)行通信。
[0014]本實(shí)用新型提出的隔離式AC-DC轉(zhuǎn)換器，具有對(duì)輸出電壓進(jìn)行遠(yuǎn)程調(diào)節(jié)的功能，可方便地應(yīng)用于需要調(diào)度控制的供電系統(tǒng)中。
[0015]本實(shí)用新型的方法和裝置具有其他的特性和優(yōu)點(diǎn)，這些特性和優(yōu)點(diǎn)從并入本文中的附圖和隨后的【具體實(shí)施方式】中將是顯而易見(jiàn)的，或者將在并入本文中的附圖和隨后的【具體實(shí)施方式】中進(jìn)行詳細(xì)陳述，這些附圖和【具體實(shí)施方式】共同用于解釋本實(shí)用新型的特定原理。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0016]通過(guò)納入本文的附圖以及隨后與附圖一起用于說(shuō)明本實(shí)用新型的某些原理的【具體實(shí)施方式】，本實(shí)用新型的裝置所具有的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將變得清楚或更為具體地得以闡明。
[0017]圖1為根據(jù)本實(shí)用新型的隔離式AC-DC轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)示意圖。[0018]附圖標(biāo)記:
[0019]整流濾波電路I
[0020]PWM轉(zhuǎn)換電路2
[0021]功率脈沖變壓器3
[0022]高頻脈沖整流電路4
[0023]控制器5
[0024]電壓取樣的比例變換電路6
[0025]電壓比較器7
[0026]D/A 轉(zhuǎn)換器 8
[0027]電流取樣電路9
[0028]電流環(huán)電路10
[0029]隔離收發(fā)裝置11
[0030]通訊總線12
[0031]模擬控制線13
[0032]保護(hù)裝置14
[0033]輸出電壓調(diào)節(jié)裝置15
[0034]電流控制裝置16
[0035]第一電氣隔離裝置21
[0036]第二電氣隔離裝置22
[0037]第三電氣隔離裝置23
[0038]第四電氣隔離裝置24。
【具體實(shí)施方式】
[0039]在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本實(shí)用新型。但是本實(shí)用新型能夠以很多不同于在此描述的其它方式來(lái)實(shí)施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本實(shí)用新型內(nèi)涵的情況下做類似推廣，因此本實(shí)用新型不受下面公開(kāi)的具體實(shí)施例的限制。
[0040]圖1為根據(jù)本實(shí)用新型的具有對(duì)輸出電壓進(jìn)行遠(yuǎn)程調(diào)節(jié)功能的隔離式AC-DC轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0041]如圖1所示，隔離式AC-DC轉(zhuǎn)換器包括整流濾波電路1、PWM轉(zhuǎn)換電路2、功率脈沖變壓器3、高頻脈沖整流電路4、控制器5、電壓取樣的比例變換電路6、電壓比較器7、D/A轉(zhuǎn)換器8、電流取樣電路9、電流環(huán)電路10、隔離收發(fā)裝置11、第一電氣隔離裝置21、第二電氣隔離裝置22、第二電氣隔離裝置22以及第四電氣隔離裝置24。
[0042]整流濾波電路1、PWM轉(zhuǎn)換電路2、功率脈沖變壓器3、高頻脈沖整流電路4依次串接。其中，交流電壓Vin從整流濾波電路I的輸入端進(jìn)入該隔離式AC-DC轉(zhuǎn)換器，整流濾波電路I首先對(duì)其進(jìn)行整流和濾波，輸出直流的驅(qū)動(dòng)電壓。PWM轉(zhuǎn)換電路2通過(guò)控制整流濾波電路I輸出的脈沖控制信號(hào)的占空比而改變輸入至功率脈沖變壓器3的原端的電流。功率脈沖變壓器3的次端輸出的交流電壓經(jīng)過(guò)高頻脈沖整流電路4的整流，輸出直流電壓?？刂破?與PWM轉(zhuǎn)換電路2連接，對(duì)PWM轉(zhuǎn)換電路2進(jìn)行控制，并且通過(guò)第一電氣隔離裝置21與高頻脈沖整流電路4連接，可實(shí)現(xiàn)電氣隔離。[0043]由上可見(jiàn)，整流濾波電路1、PWM轉(zhuǎn)換電路2、功率脈沖變壓器3、高頻脈沖整流電路4、控制器5以及第一電氣隔離裝置21可實(shí)現(xiàn)隔離式AC-DC最基本的功能，實(shí)現(xiàn)交直流轉(zhuǎn)換。
[0044]電壓取樣的比例變換電路6、電壓比較器7、D/A轉(zhuǎn)換器8以及第二電氣隔離裝置22構(gòu)成了 AC-DC轉(zhuǎn)換器的輸出電壓調(diào)節(jié)裝置15。其中，輸入端與高頻脈沖整流電路4的輸出端相連接的電壓取樣的比例變換電路6和D/A轉(zhuǎn)換器8分別連接至電壓比較器7的第一輸入端口和第二輸入端口，并且D/A轉(zhuǎn)換器8和電壓比較器7分別通過(guò)第二電氣隔離裝置22和第四電氣隔離裝置24與控制器5連接，以實(shí)現(xiàn)電氣隔離。其中，電壓取樣的比例變換電路6輸出的歸一化處理結(jié)果輸入至電壓比較器7的第一輸入端口，控制器5輸出的參考電壓Vref經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換器8轉(zhuǎn)換為模擬電壓后，輸入電壓比較器7的第二輸入端口，電壓比較器7將兩個(gè)電壓進(jìn)行比較，控制器5根據(jù)電壓比較器7輸出的偏差電壓來(lái)控制PWM轉(zhuǎn)換電路輸出脈沖的占空比，實(shí)現(xiàn)對(duì)參考電壓Vref的跟蹤，從而可以間接實(shí)現(xiàn)AC-DC轉(zhuǎn)換器最終輸出的電壓的調(diào)節(jié)。
[0045]隔離式AC-DC轉(zhuǎn)換器優(yōu)選具有模擬控制線13，根據(jù)經(jīng)由模擬控制線13輸入的模擬電壓量，通過(guò)輸出電壓調(diào)節(jié)裝置15和控制器5實(shí)現(xiàn)對(duì)AC-DC轉(zhuǎn)換器輸出電壓的調(diào)節(jié)。
[0046]隔離式AC-DC轉(zhuǎn)換器優(yōu)選具有通訊總線12，通過(guò)通訊總線12通過(guò)隔離收發(fā)裝置11與控制器5連接，利用通信總線12可以遠(yuǎn)程設(shè)定電壓目標(biāo)值，控制器5根據(jù)存儲(chǔ)在期內(nèi)部的數(shù)據(jù)表產(chǎn)生與電壓目標(biāo)值相對(duì)應(yīng)的值輸出至輸出電壓調(diào)節(jié)裝置15，該值同樣經(jīng)過(guò)D/A轉(zhuǎn)換器8的D/A轉(zhuǎn)換后輸入至電壓比較器7，與經(jīng)過(guò)電壓取樣的比例變換電路6的轉(zhuǎn)換后的歸一化電壓進(jìn)行比較，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)定的電壓值的跟蹤，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)AC-DC轉(zhuǎn)換器輸出電壓的調(diào)節(jié)。
[0047]電流取樣電路9、電流環(huán)電路10以及第三電氣隔離裝置22構(gòu)成了電流控制裝置16，三者依次串聯(lián)連接在高頻脈沖整流電路4與控制器5之間?？刂破?根據(jù)電流環(huán)電路10的輸出值對(duì)高頻脈沖整流電路4的輸出直流電流進(jìn)行控制，能夠?qū)崿F(xiàn)均流輸出，從而使多個(gè)AC-DC轉(zhuǎn)換器能夠并聯(lián)。
[0048]隔離式AC-DC轉(zhuǎn)換器優(yōu)選具有對(duì)輸出過(guò)壓、過(guò)流、短路及設(shè)備過(guò)溫的保護(hù)裝置14，該保護(hù)裝置的執(zhí)行部件可以是功率開(kāi)關(guān)。當(dāng)輸出過(guò)壓時(shí)，控制器5關(guān)斷功率開(kāi)關(guān)；當(dāng)出現(xiàn)過(guò)流時(shí)，控制器5關(guān)斷功率開(kāi)關(guān)；通過(guò)檢測(cè)功率開(kāi)關(guān)的工作溫度及功率開(kāi)關(guān)自身的過(guò)溫保護(hù)，可以實(shí)現(xiàn)過(guò)溫時(shí)自動(dòng)關(guān)斷功率開(kāi)關(guān)。
[0049]優(yōu)選地，隔離式AC-DC轉(zhuǎn)換器通過(guò)模擬控制線13將其工作狀態(tài)及過(guò)壓、過(guò)流、過(guò)溫故障狀態(tài)實(shí)時(shí)反饋給上位控制主機(jī)進(jìn)行通信。
[0050]替代地，隔離式AC-DC轉(zhuǎn)換器通過(guò)通訊總線12將其工作狀態(tài)及過(guò)壓、過(guò)流、過(guò)溫故障狀態(tài)實(shí)時(shí)反饋給上位控制主機(jī)進(jìn)行通信。
【權(quán)利要求】
1.一種隔離式AC-DC轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述隔離式AC-DC轉(zhuǎn)換器包括: 整流濾波電路，所述整流濾波電路的輸入端接交流電壓； PWM轉(zhuǎn)換電路，與所述整流濾波電路的輸出端連接，將所述整流濾波的輸出斬波形成功率PWM脈沖，同時(shí)進(jìn)行功率因數(shù)校正； 功率脈沖變壓器，具有設(shè)計(jì)需要的原端/次端匝數(shù)比，與所述PWM轉(zhuǎn)換電路的輸出端連接，將所述PWM轉(zhuǎn)換電路輸出的電壓從所述功率脈沖變壓器的原端轉(zhuǎn)換至次端； 高頻脈沖整流電路，與所述功率脈沖變壓器的次端連接，對(duì)所述功率脈沖變壓器的次端輸出的功率脈沖進(jìn)行整流； 控制器，所述控制器與所述PWM轉(zhuǎn)換電路連接，并且通過(guò)第一電氣隔離裝置與所述高頻脈沖整流電路連接； 第一電氣隔離裝置，連接在所述高頻脈沖整流電路與所述控制器之間；以及 輸出電壓 調(diào)節(jié)裝置，所述輸出電壓調(diào)節(jié)裝置包括: 電壓取樣的比例變換電路，所述電壓取樣的比例變換電路與所述高頻脈沖整流電路的輸出端連接，對(duì)所述同步整流電路的輸出電壓進(jìn)行取樣歸一化處理； D/A轉(zhuǎn)換器，所述D/A轉(zhuǎn)換器的輸入端通過(guò)第四電氣隔離裝置與控制器連接，對(duì)所述控制器的輸出進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換； 電壓比較器，所述電壓比較器具有第一輸入端口和第二輸入端口，其中所述第一輸入端口與所述高頻脈沖整流電路的輸出端連接，所述第二輸入端口與D/A轉(zhuǎn)換器的輸出端連接，所述電壓比較器的輸出端通過(guò)第二電氣隔離裝置與控制器連接； 第二電氣隔離裝置，連接在所述電壓比較器與所述控制器之間；以及 第四電氣隔離裝置，連接在所述D/A轉(zhuǎn)換器與所述控制器之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的隔離式AC-DC轉(zhuǎn)換器，其特征在于具有電流控制裝置，所述電流控制裝置包括: 電流取樣電路，所述電流取樣電路與所述高頻脈沖整流電路的輸出端連接，對(duì)所述高頻脈沖整流電路的輸出直流進(jìn)行電流取樣； 電流環(huán)電路，所述電流環(huán)電路的輸入端與所述電流取樣電路的輸出端連接，輸入端通過(guò)第三電氣隔離裝置與所述控制器連接； 第三電氣隔離裝置，連接在所述電流環(huán)電路與所述控制器之間； 其中，所述控制器根據(jù)所述電流環(huán)電路的輸出值對(duì)所述脈沖整流電路的輸出直流電流進(jìn)行控制。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的隔離式AC-DC轉(zhuǎn)換器，其特征在于具有輸入模擬電壓量的模擬控制線，所述輸出電壓調(diào)節(jié)裝置和所述控制器根據(jù)經(jīng)由所述模擬控制線輸入的模擬電壓量對(duì)所述AC-DC轉(zhuǎn)換器的輸出電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的隔離式AC-DC轉(zhuǎn)換器，其特征在于具有遠(yuǎn)程設(shè)定電壓目標(biāo)值的通訊總線，所述通訊總線通過(guò)隔離收發(fā)裝置與所述控制器連接，所述控制器根據(jù)存儲(chǔ)在所述控制器內(nèi)部的數(shù)據(jù)表產(chǎn)生與所述電壓目標(biāo)值相對(duì)應(yīng)的值輸出至所述輸出電壓調(diào)節(jié)裝置，對(duì)所述AC-DC轉(zhuǎn)換器的輸出電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的隔離式AC-DC轉(zhuǎn)換器，其特征在于具有對(duì)輸出過(guò)壓、過(guò)流、短路及設(shè)備過(guò)溫的保護(hù)裝置，所述保護(hù)裝置的執(zhí)行部件為功率開(kāi)關(guān)。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的隔離式AC-DC轉(zhuǎn)換器，其特征在于所述模擬控制線將所述AC-DC轉(zhuǎn)換器的工作狀態(tài)及過(guò)壓、過(guò)流、過(guò)溫故障狀態(tài)實(shí)時(shí)反饋給上位控制主機(jī)進(jìn)行通信。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的隔離式AC-DC轉(zhuǎn)換器，其特征在于所述通信總線將所述AC-DC轉(zhuǎn)換器的工作狀態(tài)及過(guò)`壓、過(guò)流、過(guò)溫故障狀態(tài)實(shí)時(shí)反饋給上位控制主機(jī)進(jìn)行通信。
【文檔編號(hào)】H02M3/28GK203596754SQ201320701504
【公開(kāi)日】2014年5月14日 申請(qǐng)日期:2013年11月7日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月7日
【發(fā)明者】安小杰, 顏榮興 申請(qǐng)人:北京光景照明設(shè)計(jì)有限公司