一种新型隔离型光子变换器及其控制方法技术

本发明专利技术公开了一种新型隔离型光子变换器及其控制方法，新型光子变换器为直流传输，电压增益为相比于传统的隔离型升压变换器中变压器的交流传输，新型光子变换器具有体积小、输出电压纹波小以及优异的隔离性能，并能显著降低电路的电磁干扰，从而解决传统隔离型升压变换器存在的体积大、输出电压纹波大以及隔离性能差等技术问题。同时也公开了应用于该光子变换器的工件结构与控制方法，该工件结构可以根据发射侧光波波长的不同对光子变换器发射侧与接收侧的距离进行灵活调整，使其具有很高的光传输效率，该控制方法通过控制光子变换器发射侧和接收侧的光子组件数量来控制光子变换器的电压增益，用较少的开关管实现可调的输出电压。关管实现可调的输出电压。关管实现可调的输出电压。

【技术实现步骤摘要】
一种新型隔离型光子变换器及其控制方法


[0001]本专利技术涉及新能源电能变换领域，特别是涉及一种新型隔离型光子变换器及其控制方法。

技术介绍

[0002]随着经济的不断发展和科技的不断进步，人们对电能的需求越来越多，然而近年来全球面临环境污染严重以及石油等不可再生资源的消耗问题，电能的合理利用开始受到重视，我国也提出在2035年实现“双碳”目标，电力电子变换器作为电能合理利用的重要组成部分，广泛应用于电能传输、电能变换领域，隔离型DC
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DC变换器和非隔离型DC
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DC变换器构成了电力电子变换器的两大类，其中隔离型DC
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DC变换器需要从直流到交流、交流再到直流的转换，其关键部件变压器存在体积大、漏磁严重、输出电压纹波大以及隔离性能差等技术问题，难以满足复杂工况下的电能变换要求。
[0003]因此如何减少传统隔离型DC
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DC变换器变压器的漏磁、如何减小变换器变压器的体积、如何降低变换器输出电压纹波以及如何提高变换器的隔离性能是该领域技术人员目前需要解决的问题。
[0004]本专利技术所设计的一种新型隔离型光子变换器及其控制方法目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种体积小、无漏磁、输出电压纹波小以及隔离性能优异的新型隔离型光子变换器，新型隔离型光子变换器为直接直流到直流转换，不再经历传统隔离型DC
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DC变换器从直流到交流、交流再到直流的转换过程。同时提出一种应用于该光子变换器的控制方法，该控制方法通过控制光子变换器发射侧和接收侧的光子组件数量来控制光子变换器的电压增益，用较少的开关管实现可调的输出电压。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供了一种新型隔离型光子变换器，并提出相应的控制方法，可应用于复杂工况下直流
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直流变换的场合，不同于传统的隔离型升压变换器中变压器的交流传输，新型光子变换器为直接直流到直流转换，具有体积小、输出电压纹波小以及优异的隔离性能，并能显著降低电路的电磁干扰，从而解决传统隔离型升压变换器存在的体积大、输出电压纹波大以及隔离性能差等技术问题。
[0006]针对上述技术问题，本专利技术提供了一种新型隔离型光子变换器及其控制方法，同时也公开了应用于该光子变换器的工件结构与控制方法，其工件结构可以根据发射侧光波波长的不同对光子变换器发射侧与接收侧的距离进行灵活调整，使其具有很高的光传输效率，其控制方法通过控制光子变换器发射侧和接收侧的光子组件数量来控制光子变换器的电压增益，用较少的开关管实现可调的输出电压。
[0007]所述的一种新型隔离型光子变换器能为负载提供高质量的可调直流电压，包括：直流电源、可调导电金属板、N个四端口光子组件、控制单元、开关管、负载；
[0008]所述的N个四端口光子组件包括N个光子发射侧器件与N个光子接收侧器件；
[0009]所述N个光子发射侧器件的第一端与所述直流电源的正极连接；
[0010]所述N个光子发射侧器件的第二端与所述直流电源的负极连接；
[0011]所述N个光子接收侧器件中的第一个光子接收侧器件的第一端与所述负载的第一端连接；
[0012]所述N个光子接收侧器件中的第N个光子接收侧器件的第二端与所述开关管的第二端连接；
[0013]所述开关管的第一端与所述负载的第二端连接；
[0014]所述N个光子接收侧器件中的其他器件通过串联连接；
[0015]所述可调导电金属板的一端与所述N个光子发射侧器件的第一端连接，连接数量N通过控制单元进行控制；
[0016]所述控制单元的一端与所述可调导电金属板的另一端连接，用于控制所述可调导电金属板与所述N个光子发射侧器件连接的数量；
[0017]所述控制单元的另一端与所述开关管的第三端连接，用于产生开关信号，控制所述N个光子接收侧器件的数量。
[0018]优选地，N个四端口光子组件之间填充透明导光介质代替空气介质，有利于光子能量的高效传输。
[0019]所述的一种新型隔离型光子变换器及其控制方法，其特征在于，所述N个四端口光子组件均为DC
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DC传输组件，所述的一种新型隔离型光子变换器没有交流传输过程，电压增益为并且该光子变换器具有很高的可拓展性，在其输入与输出侧可以结合DC
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DC变换器，具备优异的升压与隔离性能。
[0020]所述的一种新型隔离型光子变换器及其控制方法，其特征在于，所述N个四端口光子组件具有特定的工件结构，该工件结构可以根据所述N个光子发射侧器件光波波长的不同对所述N个光子发射侧器件与所述N个光子接收侧器件间的距离进行灵活调整，使其具有很高的光传输效率。
[0021]所述的一种新型隔离型光子变换器及其控制方法，其特征在于，所述控制单元的一端用于控制所述可调导电金属板与所述N个光子发射侧器件连接的数量，达到控制光子变换器电压增益的目的；
[0022]所述控制单元的另一端用于产生开关信号，控制所述N个光子接收侧器件的数量，使所述N个光子接收侧器件连接的数量与所述N个光子发射侧器件的数量达到匹配。
[0023]可选地，所述开关管为NMOS管、GaN器件、SiC器件；
[0024]所述开关管的第一端为所述NMOS管、GaN器件、SiC器件的漏极，所述开关管的第二端为所述NMOS管、GaN器件、SiC器件的源极，所述开关管的第三端为所述NMOS管、GaN器件、SiC器件的栅极。
[0025]可选地，所述开关管为IGBT管；
[0026]所述开关管的第一端为所述IGBT管的集电极，所述开关管的第二端为所述IGBT管的发射极，所述开关管的第三端为所述IGBT管的基极。
[0027]所述的一种新型隔离型光子变换器及其控制方法，其特征在于，所述的N个四端口光子组件为极性器件；
[0028]所述N个光子发射侧器件的第一端为正端，所述N个光子发射侧器件的第二端为负
端；
[0029]所述N个光子接收侧器件中的第一个光子接收侧器件的第一端为正端，所述N个光子接收侧器件中的第N个光子接收侧器件的第二端为负端。
[0030]从以上技术方案可以看出，本专利技术案例实施具有以下有益效果：
[0031]与现有的传统隔离型DC
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DC变换器相比，本专利技术案例的新型隔离型光子变换器没有交流传输过程，具有体积小、输出电压纹波小以及优异的隔离性能，并能显著降低电路的电磁干扰，该光子变换器的电压增益为能够通过所述控制方法控制光子变换器发射侧和接收侧的光子组件数量，进而控制光子变换器的电压增益，用较少的开关管实现可调的输出电压；同时该光子变换器的工件结构可以根据发射侧器件光波波长的不同对光子变换器发射侧与接收侧的距离进行灵活调整，使其具有很高的光传输效率。
附图说明
[0032]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下文对现有技术和实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，下述本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种新型隔离型光子变换器及其控制方法，其特征在于，包括：直流电源、可调导电金属板、N个四端口光子组件、控制单元、开关管、负载；所述的N个四端口光子组件包括N个光子发射侧器件与N个光子接收侧器件；所述N个光子发射侧器件的第一端与所述直流电源的正极连接；所述N个光子发射侧器件的第二端与所述直流电源的负极连接；所述N个光子接收侧器件中的第一个光子接收侧器件的第一端与所述负载的第一端连接；所述N个光子接收侧器件中的第N个光子接收侧器件的第二端与所述开关管的第二端连接；所述开关管的第一端与所述负载的第二端连接；所述N个光子接收侧器件中的其他器件通过串联连接；所述可调导电金属板的一端与所述N个光子发射侧器件的第一端连接，连接数量N通过控制单元进行控制；所述控制单元的一端与所述可调导电金属板的另一端连接，用于控制所述可调导电金属板与所述N个光子发射侧器件连接的数量；所述控制单元的另一端与所述开关管的第三端连接，用于产生开关信号，控制所述N个光子接收侧器件的数量。2.根据权利要求1所述的一种新型隔离型光子变换器及其控制方法，其特征在于，所述N个四端口光子组件均为DC
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DC传输组件，所述的一种新型隔离型光子变换器没有交流传输过程，且电压增益为3.根据权利要求1所述的一种新型隔离...

【专利技术属性】
技术研发人员：马晓阳，张桂东，蚁振宇，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：