一种直挂高压电源的升压电路及软启动方法技术

本发明专利技术公开了一种直挂高压电源的升压电路及软启动方法，包括电感L1、开关S1、二极管D1和二极管D2，所述电感L1的一端连接电容C1、开关K1和二极管D3的阳极，开关K1的另一端连接低压电源，电感L1的另一端连接开关S1和二极管D1的阳极，二极管D1的阴极连接电容Cfly、电阻RS3和二极管D2的阳极，本发明专利技术在输出直挂高压电源应用场景电路中，通过使用新型的三电平飞跨电容电路，并搭配其独特的软启电路，可将系统的所有开关电压等级降低一半，由于低压半导体开关特性好且可选择度高，因此可实现整个电路的高频化，缩减电感体积，进而缩减整体机构的体积，降低整个系统的成本。

A boost circuit and soft start method of direct high voltage power supply

【技术实现步骤摘要】
一种直挂高压电源的升压电路及软启动方法
本专利技术涉及电源
，具体是一种直挂高压电源的升压电路及软启动方法。
技术介绍
鉴于目前环境污染越来越严重，国家开始大力发展新能源汽车，尤其是氢燃料电池汽车，因燃料电池前端接收的是氢气跟氧气，电化学反应之后，除了产生电能以外，排出的是水，没有任何污染，因此被视为一种理想的清洁能源。燃料电池虽然有诸多优点，然而作为车载能源，因其输出电压电流特性偏软，额定工作电压较低，且在干扰下不稳定，因此如图1所示需要在燃料电池与电机控制器之间增加DC/DC变换器来转换电压和稳压，从而使燃料电池能够与逆变器稳定配合工作。同时一般也会在DCDC与电机控制器之间并联一个高压的车载电源，当燃料电池无法正常提供负载能量或者发生故障时，可切换到高压电池给逆变器供电，保证车辆可以继续稳定工作。图2是一种常用的DCDC电源方案，采用传统的两电平升压电路，因为燃料电池电压比较低，高压电池电压比较高，因此一般需要采用1200V的开关管（鉴于目前各个车场，都在努力提高效率，提升电机驱动器的电压等级，后期不排除1200V器件不足），如果采用IGBT方案，开关频率一般比较低，电感比较大，且由于升压比过大，IGBT的损耗会比较大，散热不好处理，一般最终体积会做的比较大，且非常重。如果采用SIC的开关管，频率可以做高，但是成本又会居高不下，非常不经济。图3是一种常用的三电平飞跨电容升压电路，通过增加飞跨电容的电压控制，可实现电路的稳定工作。相较于传统两电平升压电路，开关管电压应力低，可选用一半电池电压的开关管（例如目前市面常用的600V,650V的MOSFET，或者高频的IGBT管），开关特性好，损耗低，可开高频；电感具有倍频特性，体积小，效率高。因此可将DCDC体积做小，节省机构成本，整体系统成本较低。图3的电路，当闭合开关KS2，高压电池对C2,C3进行充电，直到跟BUS电压达到软启电压幅值之后，断开KS2，闭合K2，此时BUS电压就等于高压电池电压，而此时由于输入的低压电源侧，没有工作，输入侧电压为0，且飞跨电容的初始电压为0，因此BUS电压将会全部加到二极管D2上面，导致二极管过压损坏，或者D2必须要选用高压开关管才可以。基于上述内容，升压电路有待于改进。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种直挂高压电源的升压电路及软启动方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种直挂高压电源的升压电路，包括电感L1、开关S1、二极管D1和二极管D2，所述电感L1的一端连接电容C1、开关K1和二极管D3的阳极，开关K1的另一端连接低压电源，电感L1的另一端连接开关S1和二极管D1的阳极，二极管D1的阴极连接电容Cfly、电阻RS3和二极管D2的阳极，开关S1的另一端连接开关S2和电容Cfly的另一端，电容C1的另一端连接开关S2的另一端、低压电源的另一端、电容C3和高压电源，所述二极管D2的阴极连接电容C2、电阻RS2和开关K2，开关K2的另一端连接开关KS2和高压电源的另一端，开关KS2的另一端连接电阻RS2的另一端，电容C2的另一端连接电容C3的另一端和二极管D4的阴极，二极管D4的阳极连接开关S1和开关S2。作为本专利技术的进一步方案：所述二极管D1的阴极还连接电阻RS3，电阻RS3的另一端连接开关KS3，开关KS3的另一端连接高压电源和开关K2。作为本专利技术的进一步方案：所述二极管D1的阴极还连接开关KS3，开关KS3的另一端连接二极管D2的阴极。作为本专利技术的进一步方案：所述开关K1的一端连接开关KS1，开关K1的另一端连接电阻RS1，开关KS1的另一端连接电阻RS1的另一端。作为本专利技术的进一步方案：所述开关K1的一端连接开关KS1，开关K1的另一端连接电阻RS1，开关KS1的另一端连接电阻RS1的另一端。作为本专利技术的进一步方案：所述二极管D3为硅二极管。作为本专利技术的进一步方案：所述开关KS3为常闭开关。一种直挂高压电源的升压电路的软启动方法，采用上述升压电路，主机发出开机指令，电源进入启动状态，首先闭合开关KS2，开关KS3，高压电源通过开关KS2、电阻RS2与电容C2、电容C3形成充电回路；同时高压电源通过开关KS3，RS3,电容Cfly与电容C3形成充电回路，一般电容Cfly的电容值相对较小，当电容Cfly电压大于电容C2电压之后，高压电池侧也会通过开关KS3、电阻RS3、二极管D2与电容C2、电容C3形成一个充电回路，直到系统检测到电容C2、电容C3以及电容Cfly电压均满足启动电压之后，闭合开关K2，并同时断开开关KS2、开关KS3，将DC-DC电源与高压电源侧挂到一起，之后闭合开关KS1，低压电源侧通过开关KS1,RS1对电容C1进行充电，同样当检测到电容C1电压满足启动条件时，闭合开关K1，并同时断开开关KS1，将低压侧与DC-DC电源挂在一起，之后DC-DC电源进行输电。由上述可知，本设计在输出直挂高压电源应用场景电路中，通过使用新型的三电平飞跨电容电路，并搭配其独特的软启电路，可将系统的所有开关电压等级降低一半，由于低压半导体开关特性好且可选择度高，因此可实现整个电路的高频化，缩减电感体积，进而缩减整体机构的体积，降低整个系统的成本。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术在输出直挂高压电源应用场景电路中，通过使用新型的三电平飞跨电容电路，并搭配其独特的软启电路，可将系统的所有开关电压等级降低一半，由于低压半导体开关特性好且可选择度高，因此可实现整个电路的高频化，缩减电感体积，进而缩减整体机构的体积，降低整个系统的成本。附图说明图1为传统升压电路图。图2为常用的DC-DC电源电路图。图3为常用的三电平飞跨电容升压电路图。图4为本专利技术第一种实施例的电路图。图5为本专利技术第二种实施例的电路图。图6为本专利技术第一种实施例的高频化设计电路图。图7为本专利技术第二种实施例的高频化设计电路图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。请参阅图4，实施例1：本专利技术实施例中，一种直挂高压电源的升压电路，一种直挂高压电源的升压电路，包括电感L1、开关S1、二极管D1和二极管D2，所述电感L1的一端连接电容C1、开关K1和二极管D3的阳极，开关K1的另一端连接低压电源，电感L1的另一端连接开关S1和二极管D1的阳极，二极管D1的阴极连接电容Cfly、电阻RS3和二极管D2的阳极，开关S1的另一端连接开关S2和电容Cfly的另一端，电容C1的另一端连接开关S2的另一端、低压电源的另一端、电容C3和高压电源，所述二极管D2的阴极连接电容C2、电阻RS2和开关本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种直挂高压电源的升压电路，包括电感L1、开关S1、二极管D1和二极管D2，所述电感L1的一端连接电容C1、开关K1和二极管D3的阳极，开关K1的另一端连接低压电源，电感L1的另一端连接开关S1和二极管D1的阳极，二极管D1的阴极连接电容Cfly、电阻RS3和二极管D2的阳极，开关S1的另一端连接开关S2和电容Cfly的另一端，电容C1的另一端连接开关S2的另一端、低压电源的另一端、电容C3和高压电源，所述二极管D2的阴极连接电容C2、电阻RS2和开关K2，开关K2的另一端连接开关KS2和高压电源的另一端，开关KS2的另一端连接电阻RS2的另一端，其特征在于，电容C2的另一端连接电容C3的另一端和二极管D4的阴极，二极管D4的阳极连接开关S1和开关S2。/n

【技术特征摘要】
1.一种直挂高压电源的升压电路，包括电感L1、开关S1、二极管D1和二极管D2，所述电感L1的一端连接电容C1、开关K1和二极管D3的阳极，开关K1的另一端连接低压电源，电感L1的另一端连接开关S1和二极管D1的阳极，二极管D1的阴极连接电容Cfly、电阻RS3和二极管D2的阳极，开关S1的另一端连接开关S2和电容Cfly的另一端，电容C1的另一端连接开关S2的另一端、低压电源的另一端、电容C3和高压电源，所述二极管D2的阴极连接电容C2、电阻RS2和开关K2，开关K2的另一端连接开关KS2和高压电源的另一端，开关KS2的另一端连接电阻RS2的另一端，其特征在于，电容C2的另一端连接电容C3的另一端和二极管D4的阴极，二极管D4的阳极连接开关S1和开关S2。


2.根据权利要求1所述的一种直挂高压电源的升压电路，其特征在于，所述二极管D1的阴极还连接电阻RS3，电阻RS3的另一端连接开关KS3，开关KS3的另一端连接高压电源和开关K2。


3.根据权利要求1所述的一种直挂高压电源的升压电路，其特征在于，所述二极管D1的阴极还连接开关KS3，开关KS3的另一端连接二极管D2的阴极。


4.根据权利要求2所述的一种直挂高压电源的升压电路，其特征在于，所述开关K1的一端连接开关KS1，开关K1的另一端连接电阻RS1，开关KS1的另一端连接电阻RS1的另一端。


5....

【专利技术属性】
技术研发人员：陈建明，王波，卢钢，章旌红，
申请(专利权)人：浙江日风电气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33