双运行模式DC-DC变换器及自适应控制输出电压的直流插座制造技术

本发明专利技术公开了一种双运行模式DC‑DC变换器及自适应控制输出电压的直流插座，包括：并联连接的低电压直流变换电路和高电压直流变换电路；输出电容C

Dual operation mode DC-DC converter and DC socket with adaptive control output voltage

【技术实现步骤摘要】
双运行模式DC-DC变换器及自适应控制输出电压的直流插座
本专利技术涉及直流电器和电力电子
，特别涉及一种双运行模式DC-DC变换器及自适应控制输出电压的直流插座。
技术介绍
随着分布式能源的发展，低压直流供电系统将逐步应用于家庭供电，低压直流供电系统提供直流电源，需要对应的家用直流插座作为连接直流电源和家用电器的中间接口。家用低压直流供电系统为了高效供电，存在多个直流电源电压等级，如380V和48V。专利技术人发现，已有的直流插座只能输出固定的单一电压，多电压等级直流供电系统意味着需要安装不同电压等级输出的直流插座，容易造成家用电器误插，引发电器故障和用电危险。输出电压在48V以上的直流插座，还存在触电风险。此外，虽然在家用直流供电环境下，直流家用电器省去了AC-DC整流的成本。但是，直流家用电器依然需要配置DC-DC变换器以实现直流电源电压到电器额定工作电压的转换，增大了家用电器的体积，增加了生产成本。因此，需要开发一种具备多电压等级输出的家用直流插座，具备自动测量并输出家用电器的额定工作电压的功能。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种双运行模式DC-DC变换器及自适应控制输出电压的直流插座，具备自动测量并输出家用电器的额定工作电压的功能，能够解决家用直流供电环境下多电压等级安全高效供电的问题。为了实现上述目的，在一些实施方式中，本专利技术采用如下技术方案：一种双运行模式DC-DC变换器，包括：并联连接的低电压直流变换电路和高电压直流变换电路；输出电容CO分别并联在低电压直流变换电路和高电压直流变换电路的输出端；通过比较所需输出电压与设定阈值的大小，能够控制双运行模式DC-DC变换器工作在低电压运行模式或者高电压运行模式。本专利技术方案双运行模式DC-DC变换器，扩展了变换器的电压输出范围，提高了变换器的电压承受能力和功率输出能力。在另一些实施方式中，本专利技术采用如下技术方案：一种自适应控制输出电压的直流插座，包括上述的双运行模式DC-DC变换器，所述双运行模式DC-DC变换器能够自适应估计用电设备的额定工作电压，并输出所述额定工作电压的近似值。当家用电器插入所述插座后，插座能根据家用电器额定工作电压自适应地控制电压输出，省去了直流家用电器内部的DC-DC变换模块；无需在家用直流供电系统装设多级电压输出的插座。在另一些实施方式中，本专利技术采用如下技术方案：一种自适应控制输出电压的直流插座的工作方法，包括：直流插座插入家用电器后，双运行模式DC-DC变换器启动，对输出电容CO充电，输出电压上升；当输出电压上升至高于家用电器欠电压保护阈值时，DC-DC变换器输出电流突升；DC-DC变换器检测到突升电流，捕捉此时刻的输出电压，乘以设定的比例系数，得到所述家用电器额定工作电压估计值；DC-DC变换器将所述估计值作为参考电压，确定运行模式，输出家用电器额定工作电压的估计值。本专利技术有益效果：本专利技术的自适应控制输出电压的家用插座，通过设计机械弹簧开关，当没有家用电器插入时，插座输出电压为0，避免了触碰插座造成触电事故；当家用电器插入所述插座后，插座能根据家用电器额定工作电压自适应地控制电压输出，省去了直流家用电器内部的DC-DC变换模块；本专利技术插座能够自适应的控制电压输出，避免了家用直流供电系统装设多级电压输出的插座，整体上降低了直流家用电器和家用直流供电系统的设计成本。本专利技术双运行模式DC-DC变换器，扩展了变换器的电压输出范围，提高了变换器的电压承受能力和功率输出能力。附图说明图1为本专利技术实施例提供的自适应控制输出电压的家用直流插座的内部结构示意图；图2为本专利技术实施例提供的双运行模式DC-DC变换器的低压直流变换电路的内部结构示意图；图3为本专利技术实施例提供的双运行模式DC-DC变换器的高压直流变换电路的内部结构示意图；图4为本专利技术实施例提供的机械弹簧继电开关的内部结构示意图。具体实施方式下面结合附图与具体实施方式对本专利技术作进一步的说明。应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本专利技术使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。在一个或多个实施方式中，公开了一种双运行模式DC-DC变换器，包括：并联连接的低电压直流变换电路和高电压直流变换电路；输出电容CO分别并联在低电压直流变换电路和高电压直流变换电路的输出端。其中，低电压直流变换电路与高电压直流变换电路的输入侧并联连接，共用直流电源正极导线和直流电源负极导线；低电压直流变换电路与所述高电压直流变换电路的输出侧为并联连接。具体地，参照图2，低电压直流变换电路包括：一个buck型小功率直流变换电路和一个谐振直流变换电路。buck型小功率直流变换电路输入接口连接着家用直流电源，由一个IGBT开关，一个小功率电感L1，小功率电容C1和一个二极管D1构成，小功率电容C1并联一泄放电阻R1，泄放电阻阻值为10kΩ左右，供电损耗可以忽略不计。LLC谐振变换电路由一半桥MOSFET电路，LLC谐振电路和一高频变压器，一半桥二极管整流电流依次串联构成。高频变压器匝数比Np:Ns＝8:1，两个MOSFET开关的额定工作频率为50kHz，IGBT开关的额定工作频率在20kHz。该低电压直流变换电路用于为工作电压在5V至48V间的家用电器设备供电。当低电压直流变换电路工作时，双运行模式DC-DC变换器处于低电压运行模式。参见图3，高电压直流变换电路包括：一个buck型大功率变换电路。该buck型大功率直流变换电路与buck型小功率直流变换电路共用一个IGBT开关，大功率电感L2与IGBT开关串接。该高电压支路变换电路用于为工作电压在48V至400V之间的家用电器设备供电。当高电压直流变换电路工作时，双运行模式DC-DC变换器处于高电压运行模式。双刀双掷开关S2串联于上述两种直流变换电路的输入侧；双刀双掷开关S3串联于上述两种变换电路的输出侧。双刀双掷开关S2、S3同步动作，S2控制变换器输入侧电路的切换，S3控制变换器输出侧电路的切换。通过控制S2、S3的动作，双运行模式DC-DC变换器可以在高电压运行模式和低电压运行模式之间切换。本实施例双运行模式DC-DC变换器具有两种运行模式：1)当输出电压低于设定阈值时，控制S2、S3动作，开通低电压直流变换电路，断开高电压直流变换电路，进入低电压运行模式；2)当本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双运行模式DC-DC变换器，其特征在于，包括：并联连接的低电压直流变换电路和高电压直流变换电路；输出电容C

【技术特征摘要】
1.一种双运行模式DC-DC变换器，其特征在于，包括：并联连接的低电压直流变换电路和高电压直流变换电路；输出电容CO分别并联在低电压直流变换电路和高电压直流变换电路的输出端；通过比较所需输出电压与设定阈值的大小，能够控制双运行模式DC-DC变换器工作在低电压运行模式或者高电压运行模式。


2.如权利要求1所述的一种双运行模式DC-DC变换器，其特征在于，
所需输出电压低于设定阈值时，控制低电压直流变换电路导通，高电压直流变换电路断开，进入低电压运行模式；
所需输出电压高于设定阈值时，控制低电压直流变换电路导通，高电压直流变换电路断开，进入低电压运行模式。


3.如权利要求1所述的一种双运行模式DC-DC变换器，其特征在于，所述低电压直流变换电路包括：串联连接的buck型小功率直流变换电路和LLC谐振变换电路；
所述buck型小功率直流变换电路包括IGBT开关与电感L1的串联支路与电容C1并联；所述电容C1两端并联泄放电阻R1；
所述LLC谐振变换电路包括依次串联连接的半桥MOSFET电路、LLC谐振电路、高频变压器和半桥二极管整流电路。


4.如权利要求1所述的一种双运行模式DC-DC变换器，其特征在于，所述高电压直流变换电路包括：串联连接的IGBT开关和电感L2。


5.如权利要求1所述的一种双运行模式DC-DC变换器，其特征在于，所述低电压直流变换电路和高电压直流变换电路共用一个IGBT开关，在所述IGBT开关之后，以及输出电容CO之前，分别连接双刀双掷开关S2和S3；通过控制双刀双掷开关S2和S3的刀闸通断，实现低电压直流变换电路和高电压直流变换电路的接通或者关断。


6.一种自适应控制...

【专利技术属性】
技术研发人员：李可军，李良子，孙凯祺，刘智杰，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：山东;37