一种大功率高压恒流输入转恒压输出的电源及其控制方法技术

本发明专利技术公开了一种大功率高压恒流输入转恒压输出的电源及其控制方法，该电源包括：输入保护单元、主转换单元、输出储能单元、辅助电源单元、控制单元、采样单元和隔离通信单元；输入保护单元的输入端连接高压恒流电，输入保护单元的输出端与主转换单元的输入端连接，主转换单元的输出端与输出储能单元连接，输出储能单元设有储能电容；辅助电源单元的输入端连接高压恒流电母线及输出储能单元；辅助电源单元的输出端连接控制单元；采样单元分别连接高压恒流电、主转换单元和输出储能单元；隔离通信单元设有隔离的通信电路，进行隔离通信传输。本发明专利技术提升了单模块的输出功率，解决了传统方案的输出功率做不大的问题，应用场合广。

【技术实现步骤摘要】
一种大功率高压恒流输入转恒压输出的电源及其控制方法
本专利技术涉及电源
，具体涉及一种大功率高压恒流输入转恒压输出的电源及其控制方法。
技术介绍
在当前高压输配电领域，有成熟的高压交流输配电技术，有发展中的高压直流恒压输配电技术，也有最近才兴起的还未成熟的高压直流恒流输配电技术。高压直流恒流输配电特别适合用在环境恶劣的场合，在整个供电回路上，电流几乎一样，终端取电设备工作状态稳定；而高压直流恒压输配电在整个供电回路上，电压都是不一样的，近端电压高，远端电压低，终端取电设备工作状态不容易稳定。在当前兴起的海底远程供电领域，主要有高压直流恒压输配电和高压直流恒流输配电。高压直流恒流输配电相对高压直流恒压输配电有它的优势。1)终端取电设备不需要接地端来取电，在海水的环境中，接地端的电极老化是个难题。2)高压直流恒流输配电在地震或其它因素引起的海缆单点接地故障的情况下，由于海水可提供电流回路，输配电电网通常仍能正常运行，只要岸基供电电源的电压随之改变即可；而高压直流恒压输配电在地震或其它因素引起的海缆单点接地故障的情况下，会因输配电电网电压崩溃而停止运行。3)跨洋通信系统中的中继器、分支器都是采用恒流供电的，采用高压直流恒流输配电则可以直接串联使用，但如果采用高压直流恒压输配电则需要把中继器、分支器更改为能适应恒压模式、电压变化大的情况下使用，不能直接匹配，使用不灵活。故研究高压直流恒流输配电技术具有重大意义，在高压直流恒流输配电技术中，如果把高压恒流输入转换为恒压输出的技术是高压直流恒流输配电技术的难点，而大功率高压恒流输入转换为恒压输出的技术更是难点中的难点，所以研究大功率高压恒流输入转换为恒压输出的技术具有重大意义。
技术实现思路
为了克服现有技术存在的缺陷与不足，本专利技术提供一种大功率高压恒流输入转恒压输出的电源及其控制方法。本专利技术采用自适应周期调节，能根据不同输入高压恒流电的等效电容的大小来自动调节工作周期，非常适合用在输入高压恒流电的等效电容非常大的输入场合，对比传统高频定频PWM调节方法的方案，损耗极少，效率非常高，通常效率可达97％以上；并且单电缆高压恒流供电，相对于单电缆恒压供电的应用，不用接额外的接地极，在应用在深海等复杂的场合中时，由于没有接地极老化的问题，使用寿命明显提高，维护成本明显减少；提升了单模块的输出功率，解决了传统方案的输出功率做不大的问题，应用场合广。为了达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案：本专利技术提供一种大功率高压恒流输入转恒压输出的电源，包括：输入保护单元、主转换单元、输出储能单元、辅助电源单元、控制单元、采样单元和隔离通信单元；所述输入保护单元的输入端连接高压恒流电，输入保护单元的输出端与主转换单元的输入端连接，所述主转换单元的输出端与输出储能单元连接，所述主转换单元用于将高压恒流输入转换为恒压输出，所述输出储能单元设有储能电容，用于储能并恒压输出；所述辅助电源单元的输入端连接高压恒流电母线及输出储能单元，用于从高压恒流母线上取电和从输出储能单元上取电；所述辅助电源单元的输出端连接控制单元；所述控制单元包括ADC芯片电路、单片机电路、电压转换芯片电路；所述ADC芯片电路用于将采样单元采集数据的模拟信号转换为数字信号后送到单片机电路，所述单片机电路用于判断采样单元采集数据是否超出设定的阈值，所述电压转换芯片电路用于转换控制单元的电源电压；所述采样单元分别连接高压恒流电、主转换单元和输出储能单元，用于采集输出储能单元的输出电压及输出电流、高压恒流电的电流、主转换单元的输入电压和温度数据；所述隔离通信单元设有隔离的通信电路，用于将控制单元的数据进行隔离通信传输。作为优选的技术方案，所述输入保护单元包括输入防浪涌保护电路、输入过压保护电路、输入快速过流保护电路、输入开关机控制电路；所述输入防浪涌保护电路一端连接高压恒流电母线的正极，另一端接地；所述输入过压保护电路一端连接高压恒流电母线的正极，另一端接地；所述输入快速过流保护电路串接在高压恒流电与主转换单元之间，并接地；所述输入开关机控制电路与高压恒流电母线连接，用于控制电源开关机。作为优选的技术方案，所述输入防浪涌保护电路包括TVS管、防雷管和压敏电阻，所述TVS管、防雷管和压敏电阻并联。作为优选的技术方案，所述输入过压保护电路包括：电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、开关管MOS1、电压比较器U1和驱动器U2；所述电阻R1的一端与高压恒流电母线的正极连接，另一端与开关管MOS1的漏极连接；所述电阻R2的一端与高压恒流电母线的正极连接，另一端与电压比较器U1的电压输入端连接，并与电阻R3的一端连接，所述电阻R3的另一端接地；所述电压比较器U1的输出端与驱动器U2的输入端连接，所述驱动器U2的输出端与电阻R4的一端连接，所述电阻R4的另一端与开关管MOS1的栅极连接；所述开关管MOS1的源极接地。作为优选的技术方案，所述输入快速过流保护电路包括：电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、开关管MOS2、电压比较器U3、驱动器U4、三极管Q1和稳压二极管Z1；所述电阻R6一端与高压恒流电母线的正极连接，另一端与电阻R5一端连接，所述电阻R5的另一端与开关管MOS2的漏极连接；所述三极管Q1的发射极与电阻R6一端连接，所述三极管Q1的基极与电阻R6的另一端连接；所述三极管Q1的集电极与电阻R7一端连接，所述电阻R7的另一端与电压比较器U3的电压输入端连接，并与电阻R8的一端连接，所述电阻R8的另一端接地；所述电压比较器U3的输出端与驱动器U4的输入端连接，所述驱动器U4的输出端与电阻R9的一端连接，所述电阻R9的另一端与开关管MOS2的栅极连接；所述开关管MOS2的源极接地；所述稳压二极管Z1并联在电阻R8的两端。作为优选的技术方案，所述输入开关机控制电路包括电阻R10、继电器K1；所述电阻R10与继电器K1的常闭触点串联，所述继电器K1的电源驱动端与控制单元连接。作为优选的技术方案，所述主转换单元包括电感L1、二极管D1、电容C1、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R15、开关管MOS4、开关管MOS5、开关管MOS6、驱动器U5、驱动器U6和驱动器U7；所述控制单元分别与驱动器U5、驱动器U6和驱动器U7的输入端连接；所述电阻R11与电阻R13的一端均与电感L1的一端连接，所述电感L1的另一端与二极管D1阳极连接，所述二极管D1的阴极与电容C1的一端连接，所述电容C1的另一端接地；所述电阻R11的另一端与开关管MOS4的漏极连接，所述驱动器U5的输出端与电阻R12的一端连接，所述电阻R12的另一端与开关管MOS4的栅极连接，所述开关管MOS4的源极接地；所述电阻R13的另一端与开关管MOS5的漏极连接，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种大功率高压恒流输入转恒压输出的电源，其特征在于，包括：/n输入保护单元、主转换单元、输出储能单元、辅助电源单元、控制单元、采样单元和隔离通信单元；/n所述输入保护单元的输入端连接高压恒流电，输入保护单元的输出端与主转换单元的输入端连接，所述主转换单元的输出端与输出储能单元连接，所述主转换单元用于将高压恒流输入转换为恒压输出，所述输出储能单元设有储能电容，用于储能并恒压输出；/n所述辅助电源单元的输入端连接高压恒流电母线及输出储能单元，用于从高压恒流母线上取电和从输出储能单元上取电；/n所述辅助电源单元的输出端连接控制单元；/n所述控制单元包括ADC芯片电路、单片机电路、电压转换芯片电路；/n所述ADC芯片电路用于将采样单元采集数据的模拟信号转换为数字信号后送到单片机电路，所述单片机电路用于判断采样单元采集数据是否超出设定的阈值，所述电压转换芯片电路用于转换控制单元的电源电压；/n所述采样单元分别连接高压恒流电、主转换单元和输出储能单元，用于采集输出储能单元的输出电压及输出电流、高压恒流电的电流、主转换单元的输入电压和温度数据；/n所述隔离通信单元设有隔离的通信电路，用于将控制单元的数据进行隔离通信传输。/n...

【技术特征摘要】
1.一种大功率高压恒流输入转恒压输出的电源，其特征在于，包括：
输入保护单元、主转换单元、输出储能单元、辅助电源单元、控制单元、采样单元和隔离通信单元；
所述输入保护单元的输入端连接高压恒流电，输入保护单元的输出端与主转换单元的输入端连接，所述主转换单元的输出端与输出储能单元连接，所述主转换单元用于将高压恒流输入转换为恒压输出，所述输出储能单元设有储能电容，用于储能并恒压输出；
所述辅助电源单元的输入端连接高压恒流电母线及输出储能单元，用于从高压恒流母线上取电和从输出储能单元上取电；
所述辅助电源单元的输出端连接控制单元；
所述控制单元包括ADC芯片电路、单片机电路、电压转换芯片电路；
所述ADC芯片电路用于将采样单元采集数据的模拟信号转换为数字信号后送到单片机电路，所述单片机电路用于判断采样单元采集数据是否超出设定的阈值，所述电压转换芯片电路用于转换控制单元的电源电压；
所述采样单元分别连接高压恒流电、主转换单元和输出储能单元，用于采集输出储能单元的输出电压及输出电流、高压恒流电的电流、主转换单元的输入电压和温度数据；
所述隔离通信单元设有隔离的通信电路，用于将控制单元的数据进行隔离通信传输。


2.根据权利要求1所述的大功率高压恒流输入转恒压输出的电源，其特征在于，所述输入保护单元包括输入防浪涌保护电路、输入过压保护电路、输入快速过流保护电路、输入开关机控制电路；
所述输入防浪涌保护电路一端连接高压恒流电母线的正极，另一端接地；
所述输入过压保护电路一端连接高压恒流电母线的正极，另一端接地；
所述输入快速过流保护电路串接在高压恒流电与主转换单元之间，并接地；
所述输入开关机控制电路与高压恒流电母线连接，用于控制电源开关机。


3.根据权利要求1所述的大功率高压恒流输入转恒压输出的电源，其特征在于，所述输入防浪涌保护电路包括TVS管、防雷管和压敏电阻，所述TVS管、防雷管和压敏电阻并联。


4.根据权利要求1所述的大功率高压恒流输入转恒压输出的电源，其特征在于，所述输入过压保护电路包括：电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、开关管MOS1、电压比较器U1和驱动器U2；
所述电阻R1的一端与高压恒流电母线的正极连接，另一端与开关管MOS1的漏极连接；
所述电阻R2的一端与高压恒流电母线的正极连接，另一端与电压比较器U1的电压输入端连接，并与电阻R3的一端连接，所述电阻R3的另一端接地；
所述电压比较器U1的输出端与驱动器U2的输入端连接，所述驱动器U2的输出端与电阻R4的一端连接，所述电阻R4的另一端与开关管MOS1的栅极连接；
所述开关管MOS1的源极接地。


5.根据权利要求1所述的大功率高压恒流输入转恒压输出的电源，其特征在于，所述输入快速过流保护电路包括：电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、开关管MOS2、电压比较器U3、驱动器U4、三极管Q1和稳压二极管Z1；
所述电阻R6一端与高压恒流电母线的正极连接，另一端与电阻R5一端连接，所述电阻R5的另一端与开关管MOS2的漏极连接；
所述三极管Q1的发射极与电阻R6一端连接，所述三极管Q1的基极与电阻R6的另一端连接；
所述三极管Q1的集电极与电阻R7一端连接，所述电阻R7的另一端与电压比较器U3的电压输入端连接，并与电阻R8的一端连接，所述电阻R8的另一端接地；
所述电压比较器U3的输出端与驱动器U4的输入端连接，所述驱动器U4的输出端与电阻R9的一端连接，所述电阻R9的另一端与开关管MOS2的栅极连接；
所述开关管MOS2的源极接地；
所述稳压二极管Z1并联在电阻R8的两端。


6.根据权利要求1所述的大功率高压恒流输入转恒压输出的电源，其特征在于，所述输入开关机控制电路包括电阻R10、继电器K1；
...

【专利技术属性】
技术研发人员：钱春建，詹涛，
申请(专利权)人：广州宇曦电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44