一种新型电压增益连续可调光子变压器及其效率优化方法技术

本发明专利技术公开了一种新型电压增益连续可调光子变压器及其效率优化方法，针对传统光子变压器只能通过改变光子器件数量离散调节电压增益的问题，新型光子变压器通过控制电流变量连续调节光通量，进而改变输出电压，从而实现电压增益的连续可调；同时，新型光子变压器通过光子进行能量转换与耦合，为DC

【技术实现步骤摘要】
一种新型电压增益连续可调光子变压器及其效率优化方法


[0001]本专利技术涉及电能变换领域，特别是涉及一种新型电压增益连续可调光子变压器及其效率优化方法。

技术介绍

[0002]传统变压器广泛应用于电能传输与变换领域，为AC
‑
AC传输方式，其通过磁耦合进行能量转换，存在体积大、输出电压纹波大以及较为严重的电磁干扰问题，难以应用于需要高质量输出的场合，为提高输出质量，通常需要加装滤波器，势必会增加设备的体积与成本。
[0003]光子变压器是一种以光子作为介质进行能量转换的新型变压器，为DC
‑
DC传输，可以实现无纹波电压转换，并且具有体积小、重量轻和低电磁干扰的优点，从而解决传统变压器存在的问题。但现有的光子变压器只能通过改变光子器件的数量离散调节电压增益，并且现有的光子变压器效率很低，这限制了光子变压器的应用场合。
[0004]本专利技术所公开的一种新型电压增益连续可调光子变压器及其效率优化方法目的在于克服上述现有技术存在的问题，提供一种新型电压增益连续可调的光子变压器，并提出三种效率优化方法，新型光子变压器具备高质量电能输出，适用于精密运放等需要用到高质量电能输出的场合，可以有效解决传统变压器以及现有光子变压器存在的问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术公开了一种新型电压增益连续可调光子变压器及其效率优化方法，针对传统光子变压器只能通过改变光子器件数量离散调节电压增益的问题，新型光子变压器通过控制电流变量连续调节光通量，进而改变输出电压，从而实现电压增益的连续可调；同时，新型光子变压器通过光子进行能量转换与耦合，为DC
‑
DC传输，实现了无纹波电压转换，并且具有体积小、低电磁干扰的优点，从而解决传统变压器的磁耦合能量转换存在的体积大、输出纹波大和电磁干扰等问题。同时公开了三种新型光子变压器的效率优化方法，旨在解决传统光子变压器存在的效率较低的问题，通过效率优化提高光子变压器的工作效率，扩展其应用场合。
附图说明
[0006]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0007]图1为本专利技术的一种新型电压增益连续可调光子变压器的结构连接意图；
[0008]图2为本专利技术的一种新型电压增益连续可调光子变压器的电压增益连续调节具体方法图；
[0009]图3为N个发射侧LED的简化电路图；
[0010]图4为本专利技术的一种新型电压增益连续可调光子变压器的三种效率优化方法示意图。
[0011]其中：I
d
为电流源输出电流、V
d
为发射侧LED的电压、V
o
为接收侧光伏PV组件的电压、R
s,LED
为发射侧LED的串联电阻、R
sh,LED
为发射侧LED的并联电阻、I
LED
为发射侧LED的电流、I
ph
为光生电流、I
h
为接收侧光伏PV组件的漏电流、I
o
为负载侧电流、R
s,PV
为接收侧光伏PV组件的串联电阻、R
sh,PV
为接收侧光伏PV组件的并联电阻、P
d
为发射侧LED的功率、P
heat
为发射侧LED的散发热量、R
jc
和R
hs
分别为发射侧LED和散热器的热阻，F
v
为发射侧LED输出光通量、E
v
为发射侧LED输出光照度。
具体实施方式
[0012]为使本专利技术实施例中的目的、技术方案和特点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清晰、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0013]为了便于理解，请参照图1，本专利技术提供了一种新型电压增益连续可调光子变压器，包括：电流可调恒压模块、光子变压器模块、输出模块；
[0014]电流可调恒压模块包括电流源，用于输出可调电流I
d
供给发射侧LED；
[0015]光子变压器模块包括发射侧LED与接收侧光伏PV组件，用于光子能量之间的传输与转换；
[0016]输出模块包括负载；
[0017]电流源的正极与发射侧LED的正极连接；
[0018]电流源的负极与发射侧LED的负极连接；
[0019]接收侧光伏PV组件的正极与负载的第一端连接；
[0020]接收侧光伏PV组件的负极与负载的第二端连接。
[0021]本专利技术提供的一种新型电压增益连续可调光子变压器，其具体的增益调节方法请参照图2，图2使用一个发射侧LED与一个接收侧光伏PV组件作为实施例，并考虑发射侧LED和接收侧光伏PV组件的串并联电阻，具体调节方式为：
[0022]电流可调恒压模块：
[0023]电流源对发射侧LED输出连续可调电流I
d
，发射侧LED获得恒定电压V
d
。
[0024]光子变压器模块：
[0025]发射侧LED的输出功率P
d
为：
[0026]P
d
＝V
d
I
d
[0027]由于电流源对发射侧LED输出连续可调电流I
d
，发射侧LED获得恒定电压V
d
，发射侧LED的输出功率P
d
也跟随可调电流I
d
连续可调。
[0028]发射侧LED的输出光通量F
v
与输出功率P
d
存在如下关系：
[0029][0030]α和β是与发射侧LED性能参数，发射侧LED的简化电路如图3所示，推导得α和β具体为：
[0031]α＝NE
o
[1+k
e
(T
a
‑
T
o
)][0032]β＝NE
o
k
e
k
h
(R
jc
+NR
hs
)
[0033]其中E
o
为额定温度T
o
下的发光效率，T
a
为环境温度，k
e
为发光效率随温度升高而降低的相对速率，k
h
为散热系数，由于发射侧LED散发热量P
heat
＝k
h
P
d
，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种新型电压增益连续可调光子变压器及其效率优化方法，其特征在于，包括：电流可调恒压模块、光子变压器模块、输出模块、效率优化方法；所述的电流可调恒压模块包括电流源；所述的光子变压器模块包括发射侧LED与接收侧光伏PV组件；所述的输出模块包括负载；所述电流源的正极与所述发射侧LED的正极连接；所述电流源的负极与所述发射侧LED的负极连接；所述接收侧光伏PV组件的正极与所述负载的第一端连接；所述接收侧光伏PV组件的负极与所述负载的第二端连接。2.根据权利要求1所述的一种新型电压增益连续可调光子变压器及其效率优化方法，其特征在于，所述电流可调恒压模块的输入为所述电流源，所述电流源对所述光子变压器模块输出连续可调电流I
d
，所述发射侧LED电压为恒定电压V
d
。3.根据权利要求1所述的一种新型电压增益连续可调光子变压器及其效率优化方法，其特征在于，所述电流源对所述发射侧LED输出连续可调的电流I
d
，所...

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