[实用新型]一种具有在线多重热备份功能的直流升压、降压系统

说明书

技术领域：本实用新型涉及一种具有在线多重热备份功能的直流升压、降压系统。

背景技术：直流升压、降压系统一般由直流升压系统和降压系统两个分立的系统组成。

升压变换器典型电路如图1所示。通过控制开关管T1^/的导通比，可以控制升压变换器的输出电压。电路工作原理是：开关管T1^/导通时，电感L1储能增加，同时负载由电容C1供电；T1^/关断时，因电感电流i_L1不能突变，i_L1通过二极管D1向电容C1，负载电阻R1供电。电感上储存的能量释放给电容C1及负载电阻R1，此时i_L1减小，因此输出电压U01大于输入电压Ud1，实现了升压功能。

降压变换器典型电路如图2所示。通过改变开关管T2^/的占空比，可以获得所需的电压。电路工作原理是：开关管T2^/导通时，Ud2通过电感L2向负载电阻R2传递能量，此时，i_L2增加；当开关管T2^/关断时，由于电感电流i_L2不能突变，故i_L2通过二极管D2续流，电感L2上的能量逐步消耗在负载电阻R2上，i_L2降低，L2上的储能减小。由于二极管D2的单向导电性，i_L2不能为负，从而可在负载上获得单极性的输出电压Uo2。

两个分立的系统，造成了器件众多，结构复杂，难以保证可靠性。本实用新型提供了一种能够同时实现升压和降压的一种具有在线多重热备份功能的直流升降压系统。

发明内容：本实用新型的目的是提供一种能够同时实现升压和降压的一种具有在线多重热备份功能的直流升降压系统。本实用新型的技术解决方案是，系统包括三条相同元件组成的支路，三条相同的支路并联接在直流高电压的正、负极端子之间；支路中的熔断器接于直流高电压的正极与固态电子开关之间，固态电子开关经两个串联的绝缘栅双极型晶体管与电源负极相接；两个绝缘栅双极型晶体管之间通过电感器连接在直流低压电源的正极端子上。

本实用新型的优点是把直流升压、降压集成一个系统，而且单一支路通过控制器配置不同的工作模式，实现了一个系统直流的升压和降压。本实用新型可以在线式工作，通过控制器判断高压侧或低压侧电压与目标值比较，以改变控制信号占空比的方式，把高压侧或低压侧电压控制在目标值范围内。本实用新型设置三个相同的支路来增加系统的可靠性，工作过程中，任一支路发生故障时，通过控制器使故障支路的固态电子开关断开，而不影响系统的正常工作，大大提高了系统的可靠性。

附图说明

图1为升压电路。

图2为降压电路。

图3为本实用新型的示意图。

具体实施方式

系统包括三条相同元件组成的支路，三条相同的支路并联接在直流高电压电源UH的正、负极端子之间；每条支路中的熔断器FU1、FU2、FU3分别接于直流高电压电源UH的正极端子H与固态电子开关K1、K2、K3之间，固态电子开关K1、K2、K3各经两个串联的绝缘栅双极型晶体管T1和T4、T2和T5、T3和T6与直流高压电源UH的负极端子G相接；两个绝缘栅双极型晶体管T1和T4、T2和T5、T3和T6之间分别通过电感器L1、L2、L3连接在直流低压电源UL的正极端子L上。

直流高压电源UH的正极端子H依次与熔断器FU1、固态电子开关K1、绝缘栅双极型晶体管T1、绝缘栅双极型晶体管T4、直流高压电源UH的负极端子G串联连接，构成1#支路；直流高压电源UH的正极端子H依次与快速熔断器FU2、固态电子开关K2、绝缘栅双极型晶体管T2、绝缘栅双极型晶体管T5、直流高压电源UH的负极端子G串联连接，构成2#支路；直流高压电源UH的正极端子H依次与快速熔断器FU3、固态电子开关K3、绝缘栅双极型晶体管T3、绝缘栅双极型晶体管T6、直流高压电源UH的负极端子G串联连接，构成3#支路；上述三条支路互为热备份；绝缘栅双极型晶体管T1的发射极串联电抗器L3后连接到直流低压电源UH的正极端子L，绝缘栅双极型晶体管T2的发射极串联电抗器L2后连接到直流低压电源UH的正极端子L，绝缘栅双极型晶体管T3的发射极串联电抗器L1后连接到直流低压电源UH的正极端子L；控制器CON1输出的脉宽调制信号S1～S6分别控制绝缘栅双极型晶体管T1～T6的导通和关断，控制器CON1还控制固态电子开关K1、K2、K3的接通或断开。

在控制器CON1的控制下，关断绝缘栅双极型晶体管T1、T2、T3，改变绝缘栅双极型晶体管T4、T5、T6的控制信号S4、S5、S6的占空比时，可以实现直流低压UL到直流高压UH的升压；关断绝缘栅双极型晶体管T4、T5、T6，改变绝缘栅双极型晶体管T1、T2、T3的控制信号S1、S2、S3的占空比时，可以实现直流高压UH到直流低压UL的降压。脉宽控制信号S4、S5、S6完全相同，可以是并列输出；脉宽控制信号S1、S2、S3完全相同，可以是并列输出。控制器CON1检测到任一支路或任何绝缘栅双极型晶体管故障时，通过使固态电子开关K1或K2或K3断开切断对应的故障支路，而不影响系统的功能，从而实现在线多重热备份功能，保证系统具有高可靠性。