一种恒流转恒压变换拓扑系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术提供了一种恒流转恒压变换拓扑系统及其控制方法，包括分流计电路、第一滤波电路、逆变电路、谐振电路、高频变压器、整流电路、第二滤波电路、电压电流采集电路、控制器电路、驱动电路。分流计电路与输入电流源相连，实现电流源转电压源变换，同时在前端产生较高的电压。第一滤波电路与分流计输出相连，LLC谐振电路与第一滤波电路相连，首先通过逆变电路逆变为高频交流，再通过谐振电路、变压器隔离及整流电路整流滤波后为负载进行供电。本发明专利技术可实现恒流向恒压变换，可经受较宽的输入和负载变化。同时后级LLC谐振变换器的开关管可实现ZVS开通，次级的整流二极管也为ZVS开关，能够到达较高的效率。较高的效率。较高的效率。

【技术实现步骤摘要】
一种恒流转恒压变换拓扑系统及其控制方法


[0001]本专利技术涉及电力电子和电力自动化设备
，尤其涉及一种恒流转恒压变换拓扑系统及其控制方法。

技术介绍

[0002]了解海洋是发展海洋战略、建设海洋强国的前提，有必要建立海底观测网络以探寻海洋资源、确保海洋安全。供电系统是海底通讯与观测网络等设备正常工作的重要保障。需要对水下高可靠的供电技术进行深入研究，实现水下用电设备的安全可靠运行。对于当前海底供电方式，直流恒流供电具有较高的传输效率、良好的抗海水短路故障能力，非常适合海底观测网的供电应用，是未来的发展方向。
[0003]目前，由于电子设备都是恒压型供电，需要恒流转恒压变换模块，将电缆输入的恒定电流转换为设备所需的恒定电压。当前恒流转恒压变换解决方案主要存在以下问题：
[0004](1)通过推挽变压器进行恒流转恒压变换，可以实现恒流向恒压变换，输出电压纹波较小，但是实际转化率较低，损耗较大，无法实现高效率。
[0005](2)通过谐振型恒流转恒压变换器进行恒流转恒压变换，然而谐振变换器的增益特性对开关频率变化不敏本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种恒流转恒压变换拓扑系统，其特征在于：包括：输入电流源(1)，分流计电路(2)、第一滤波电路(3)、逆变电路(4)、谐振电路(5)、高频变压器(6)、整流电路(7)、第二滤波电路(8)、电压电流采集电路(901)、控制器(101)和驱动电路(111)；输入电流源(1)的输出端连接分流计电路(2)的第一输入端，分流计电路(2)的输出端与第一滤波电路(3)输入端相连，第一滤波电路(3)输出端与逆变电路(4)输入端相连，逆变电路(4)输出端与谐振电路(5)输入端相连，谐振电路(5)输出端与高频变压器(6)输入端相连，高频变压器(6)输出端与整流电路(7)输入端相连，整流电路(7)的输出端与第二滤波电路(8)输入端相连，第二滤波电路(8)的反馈端与电压电流采集电路(901)的输入端相连，电压电流采集电路(901)的输出端连接控制器(101)的输入端，控制器(101)的输出端连接驱动电路(111)的输入端，驱动电路(111)的输出端与分流计电路(2)第二输入端相连；该恒流转恒压变换拓扑系统首先通过逆变电路逆变为高频交流，然后再通过谐振电路(5)、高频变压器(6)隔离，采用整流电路(7)和第二滤波电路(8)进行整流滤波后为负载端进行供电，电压电流采样电路(901)通过对负载端输出电压及电流进行采样，采样信号经过控制器(101)反馈调节分流计电路(2)开关管占空比，使该恒流转恒压变换拓扑系统的输出电压达到预定值。2.如权利要求1所述的一种恒流转恒压变换拓扑系统，其特征在于：所述分流计电路(2)包含一个开关管Q1和一个二极管D0，其中开关管Q1的管脚1连接在输入电流源(1)的正极，开关管Q1的管脚2连接在输入电流源(1)的负极，二极管D0的正极分别连接开关管Q1的正极和输入电流源(1)的正极，第一滤波电路(3)为直流滤波电容C0，连接在分流计电路(2)的输出端，其中滤波电容C0的正极连接二极管D0的负极，滤波电容C0的负极分别连接输入电流源(1)的负极和开关管Q1的管脚2，分流计电路(2)用于将输入电流源(1)的电源值转换为电压值，并产生较高的输出电压。3.如权利要求1所述的一种恒流转恒压变换拓扑系统，其特征在于：所述第一滤波电路(3)为一个直流滤波电容C0，逆变电路(4)包括有开关管S1和开关管S2，开关管S1的管脚2与开关管S2的管脚1相连后再连接在第一滤波电路(3)的输出端，其中开关管S1的管脚1连接在直流滤波电容C0的正极，开关管S2的管脚2连接在直流滤波电容C0的负极，第一滤波电路(3)用于滤除分流计电路(2)输出的电压中的谐波，为逆变电路(5)提供稳定的直流输出电压。4.如权利要求1所述的一种恒流转恒压变换拓扑系统，其特征在于：所述逆变电路(4)采用半桥逆变电路或者全桥逆变电路，该逆变电路(4)用于将直流电压逆变为方波电压，来实现直流电压转交流电压的逆变；当所述逆变电路(4)采用半桥逆变电路时，该逆变电路(4)包含两个相同的开关管S1、S2，开关管S1、S2的管脚1和管脚2之间分别连接一组并联的二极管和缓冲电容，其中二极管的阳极连接对应开关管的管脚2，阴极连接对应开关管的管脚1，开关管S1的管脚2与开关管S2的管脚1相连后再连接谐振电路(5)的输入端，开关管S1的管脚1和开关管S2的管脚2用于连接第一滤波电路(3)的输出端，其中开关管S1的管脚1连接第一滤波电路(3)中直流滤波电容C0的正极，开关管S2的管脚2连接第一滤波电路(3)中直流滤波电容C0的负极，开关管S1、S2选用的类型均为MOSFET、BJT以及IGBT中的一种；当所述逆变电路(4)为全桥逆变电路时，逆变电路(4)包含开关管S1、S2、S3、S4，开关管S1、S2、S3、S4的管脚1和管脚2之间分别连接一组并联的二极管和缓冲电容，其中二极管的阳
极连接对应开关管的管脚2，阴极连接对应开关管的管脚1，开关管S1的管脚2与开关管S3的管脚1相连，开关管S2的管脚2与开关管S4的管脚1相连，然后连接至谐振电路(5)的输入端；开关管S1的管脚1与S2的管脚1相连后连接至第一滤波电路(3)中直流滤波电容C0的正极，开关管S3的管脚2与S4的管脚2相连后连接至第一滤波电路(3)中直流滤波电容C0的负极，开关管S1、S2、S3、S4选用的类型均为MOSFET、BJT以及IGBT中的一种。5.如权利要求1所述的一种恒流转恒压变换拓扑系统，其特征在于：所述谐振电路(6)包括LLC谐振电路，该LLC谐振电路包含一个谐振电感L
r
、一个励磁电感L
m
和一个谐振电容C
r
，谐振电感L
r
的一端连接在开关管S1的管脚2，另一端连接在高频变压器(6)的原边一端，励磁电感L
m
并联在高频变压器(6)的两端，谐振电容C
r
一端连接在开关管S2的管脚2，另一端连接在高频变压器(6)的原边一端。6.如权利要求1所述的一种恒流转恒压变换拓扑系统，其特征在于：所述高频变压器(6)为高频隔离变压器，高频隔离变压器的副边为一个或者两个中心抽头，高频隔离变压器原边的一端连接谐振电感L
r
和励磁电感L
m
，原边的另一端连接至励磁电感L
m
的另一端和谐振电容C
r
的一端，在逆变电路(4)输出方波电压的激励下，谐振电路(5)的谐振电感L
r
、励磁电感L
m
、谐振电容C
r
产生近似正弦的高频谐振电流，通过高频隔离变压器原边传输到其副边。7.如权利要求1所述的一种恒流转恒压变换拓扑系统，其特征在于：所述整流电路(7)采用全波整流电路、桥式整流电路或者同步整流电路，该整流电路(7)用于将高频变压器(6)输出的交流电压整流为直流电压；当所述整流电路(7)采用全波整流电路时，该整流电路(7)包括两个整流二极管D1和D2，其中二极管D1...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏远庚，方支剑，谢非，岳浩江，蔡杰，
申请(专利权)人：中国地质大学武汉，
类型：发明
国别省市：