一种适应于宽范围输出隔离式的变换器制造技术

本发明专利技术公开了一种适应于宽范围输出隔离式的变换器，属于空间电推进电源变换技术领域，其特征在于，包括n

【技术实现步骤摘要】
一种适应于宽范围输出隔离式的变换器


[0001]本专利技术属于空间电推进电源变换
，具体涉及一种适应于宽范围输出隔离式的变换器。

技术介绍

[0002]随着大功率空间电源技术的发展，航天器的可用功率不断增加，人类空间探测的领域不断拓展，空间任务向多元化发展，如行星际探测、载人深空探测、大型货物运输、大规模采样返回等空间任务均在研究或规划中。电推进是一种先进的空间推进技术，相具有比冲高、寿命长等优点，应用在航天器上可增加有效载荷或节省发射成本。特别是大型深空探测任务，为了提高任务的工程可行性，节省携带推进剂量，需要采用高比冲的多模式电推进技术。而电推进电源是电推进分系统中一个重要的组成部分。
[0003]电推进电源本质为一种能源变换装置，用于将整星母线电能转化为电推力器所需的各路电源。随着大型全电推进卫星平台和大功率多模式电推进推力器发展需求的不断提升，大功率电推进系统及多模式运行状态对电推进电源提出了非常严苛的供电要求。大功率多模式电推进系统要求电推进电源实现高效率宽范围高电压供电。
[0004]根据多模式大功率电推力电源中的电源指标要求，凝练出对于功率变换要求的要点为：大功率、宽输出电压范围，如何设计出能够满足大功率和宽范围的电推进电源就是至关重要的。

技术实现思路

[0005]本专利技术为解决公知技术中存在的技术问题，提供一种适应于宽范围输出隔离式的变换器，采用多个输入并联输出串联的变换器进行组合实现大功率和宽范围电压的输出。
[0006]本专利技术的目的是提供一种适应于宽范围输出隔离式的变换器，包括n
‑
1个LLC变换器和1个Buck+LLC变换器；其中：n为大于2的自然数；输入电源端子分别与每个LLC变换器和Buck+LLC变换器的输入侧连接；n
‑
1个LLC变换器和1个Buck+LLC变换器的输出端子依次串联。
[0007]优选地，所述LLC变换器为变频控制LLC谐振变换器，所述Buck+LLC变换器为高频控制的Buck+LLC谐振变换器。
[0008]优选地，根据输出电压的要求，LLC变换器包括两个工作状态：状态一为恒压输出V
OUT
/n，状态二为接收关机指令，处于关闭的状态；Buck+LLC变换器始终工作在开启的状态，Buck+LLC变换器与LLC变换器配合，实现0～V
OUT
任意电压的输出需求。
[0009]其中，LLC谐振变换器有两种工作状态，一种是关机状态，变换器不输出，一种是开机状态，开机的情况下工作在脉冲频率调制(PFM)的工作状态，通过采集变换器输出的电压和电流信号，与相应的参考基准做运算，获得LLC谐振变换器的反馈控制信号从而驱动PFM驱动器实现电压电流双环控制，从而实现恒压V
OUT
/n输出。
[0010]Buck+LLC变换器始终工作在开始状态，根据实际输出电压的需求，输出0～V
OUT/n
电
压范围的电压。前级Buck变换器工作于脉冲宽度调节(PWM)进行电压预调节，而LLC谐振变换器处于定频开环工作状态，对应的脉冲宽度调制器开关频率和占空比固定，同时需要采集变换器的电压电流信号，仅仅用来实现对前级Buck输出电压的高频隔离。通过采集Buck+LLC变换器输出的电压和电流信号，与相应的参考基准做运算，获得前级获得Buck+LLC级联变换器反馈控制信号从而驱动Buck变换器的PWM驱动器实现电压电流双环控制，通过占空比的调节实现buck输出电压变换调节。从而实现恒压0～V
OUT/n
输出。与LLC谐振变换器配合，输出(n
‑
1)V
OUT
/n和0～V
OUT/n
电压之和。
[0011]本专利技术具有的优点和积极效果是：
[0012]1.适应于大功率和宽范围输出的场合，采用输入并联和输出串联的多模块实现的变换器从而实现功率的扩容，实现了输出电压从0至Vmax的连续可调，适用于未来大功率电推进电源的需求。
[0013]2.模拟控制，空间辐照环境所带来的单粒子效应会造成航天器数字器件或电路的逻辑状态跳变，使其正常功能受到严重干扰或失效。若功率变换的控制环路中出现逻辑混乱，将会引起灾难性的后果。因此本专利技术所采用的模拟电路因其相对简单的原理和结构将为其可靠性带来优势。
[0014]3.高效率，本研究采用了谐振软开关技术，降低了变换器的损耗，从而提高了变换器的效率，降低电推进电源对整星热控的压力。
附图说明
[0015]图1为本专利技术宽范围输出隔离式变换器的模块功能框图；
[0016]图2为本专利技术中LLC谐振变换器原理框图；
[0017]图3为本专利技术中LLC谐振变换器的控制框图；
[0018]图4为本专利技术中Buck+LLC变换器原理框图；
[0019]图5为本专利技术中Buck+LLC变换器的控制框图；
具体实施方式
[0020]为能进一步了解本专利技术的
技术实现思路
、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本专利技术的保护范围。本专利技术列举的电路图中电阻、二极管、功率管等元器件，也可以是等效电阻、二极管、功率管组合网络，但以本专利技术电路图最为简洁。
[0021]请参阅图1至图5。
[0022]一种适应于宽范围输出隔离式的变换器，包括n
‑
1个LLC变换器和1个Buck+LLC变换器；其中：n为大于2的自然数；输入电源端子分别与每个LLC变换器和Buck+LLC变换器的输入侧连接；n
‑
1个LLC变换器和1个Buck+LLC变换器的输出端子依次串联。
[0023]本专利技术采用多个输入并联输出串联的变换器进行组合实现大功率和宽范围电压的输出，
[0024]其中变换器采用了两种拓扑结构，分别为采用(PFM)变频控制LLC谐振变换器和(PMW)高频控制的Buck+LLC谐振变换器。n
‑
1个LLC谐振变换器和1个Buck+LLC变换器串联输出。根据总的输出电压的要求，LLC谐振变换器有两个工作状态，既可以恒压输出V
OUT
/n，也
可以接收关机指令，处于关闭的状态。Buck+LLC变换器始终工作在开启的状态，可以工作于0～V
OUT/n
电压范围的任意值，与LLC谐振变换器配合，可以实现0～V
OUT
任意电压的输出需求。
[0025]图1所示，电推进电源输入为航天器一次电源母线如28V、42V或100V，输出为最高超过1000V的高压，因此变换器的采用了适应于低电压转换为高电压的输入并联输出串联(IPOS)的模块集成类型，这n个功能模块输入均为母线电压V
IN
。变换器有n个功能模块，V
OUT1
～V
OUTn
‑1输出的最高电压为Vout，其中，串联输出本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适应于宽范围输出隔离式的变换器，其特征在于，包括n
‑
1个LLC变换器和1个Buck+LLC变换器；其中：n为大于2的自然数；输入电源端子分别与每个LLC变换器和Buck+LLC变换器的输入侧连接；n
‑
1个LLC变换器和1个Buck+LLC变换器的输出端子依次串联。2.根据权利要求1所述适应于宽范围输出隔离式的变换器，其特征在于，所述LLC变换器为变频控制LLC谐振变换器，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：代磊，李建平，张泰峰，鲁伟，许钊合，
申请(专利权)人：中电科蓝天科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：