[实用新型]1500V输入-110V输出的降压变换器

说明书

技术领域

本实用新型涉及的是一种电力电子技术领域的降压变换器，具体是一种1500V输入-110V输出的双半桥逆变直流降压电路。

背景技术

应用于电子设备和控制电路的110V低压直流电源是地铁机车低压配电系统的重要组成部分。随着我国地铁动车高铁技术的迅猛发展，对于低压直流电源的需求越来越旺盛，要求也越来越高。体积小、重量轻、稳定性好、安全系数高、供电质量好、超高电压输入的低压电源符合高速列车的发展要求，具有良好的应用前景。

1500V输入-110V输出的双半桥逆变直流降压电路具体包括两个电压变换环节，一个是高压直流电输入-低压交流电输出环节，另一个是低压交流电输入-低压直流电输出环节。

为了完成高压直流电输入-低压交流电输出环节，可以采用单端正激电路和桥式逆变电路。单端正激电路将输入的高压直流电压斩波变换为高压脉冲电压，该电压送入降压变压器耦合至副边，电路结构简单，控制容易，成本较低，但是单个功率器件承受的电压等级较大，电源利用率较低；桥式逆变电路结构经典，控制方法成熟，功能齐全，性能高，但是其成本较高，输入电压等级较低，无法应用于高压大功率的场合。

经过对现有适合高压直流电压输入-低压直流电压输出应用场合的降压变换器技术的检索发现，“高压输入低压大电流输出模块电源的设计”(电力电子技术，2009年第5期43卷)和“高压输入低压多路输出的两级式变换器”(电工技术学报，2010年第1期第25卷)中描述的单相-单相交-直变换器的结构复杂，设计难度大，输入电压低，功能和性能较差，很难应用于地铁机车等高压场合；中国专利号：02224999.0，专利名称：从高压线上获取能量的低压电源，描述的降压变换器采用了电流互感器和蓄电池，成本较高，且其拓扑和工作原理都极其复杂，应用难度非常高。

为了完成低压交流电压输入-低压直流电压输出，采用全波整流电路，电源利用率高，每个功率器件仅提供输出电流的一半，输出直流电流波幅小，供电质量高。

综上所述，现有的高压输入-低压输出电源的输入电压等级低，结构和控制比较复杂，而输入电压较高的电源成本高，拓扑比较复杂，输出电压稳定性较差，均不适用于地铁机车等高速和高压的场合。随着实践应用的扩大，设计一种结构简单、控制简便、成本低廉、输入电压等级高、供电质量高的降压变换器已成为本领域技术人员的当务之急。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术的上述不足，提供一种1500V输入-110V输出的降压变换器，使其实现DC/DC变换，具有结构简单、控制简便、成本低廉、供电质量高等优点。

本实用新型是通过以下技术方案实现的，本实用新型包括依次级联的分压电路、开关电路和整流电路，分压电路的输出端通过开关电路与整流电路的输入端相连。所述分压电路和开关电路两端分别与电源的正极和负极相连，整流电路分为两部分分别独立处理，每个部分的前级为一个降压变压器，两端与开关电路的输出端相连，中级为一个全波整流器，两端与降压变压器的输出端相连，整流电路的后级为一个电容滤波电路，两个部分的滤波电路输出端并联，输入端分别连接全波整流器的输出端。

所述的分压电路为电容分压电路：四个电解电容依次串联，两端分别与输入电源的正极和负极相连，其中第一与第二电容为一组，第三与第四电容为一组，将输入电压均分，这两部分电压独立使用，其中第一电容和第二电容的连接点为第一节点O1，第二电容和第三电容的连接点为第二节点O2，第三电容和第四电容的连接点为第三节点O3；每个电容均并联一个均压电阻，第一至第四电阻分别为第一至第四电容均压；第五电阻和第六电阻串联，两端分别与输入电源正极和第二节点O2相连，为第一电容和第二电容均压；第七电阻和第八电阻串联，两端分别与第二节点O2和输入电源负极相连，为第三电容和第四电容均压。

所述的开关电路的结构为四个逆导开关串联，串联后两端分别与输入电源正极和负极相连，其中第二逆导开关和第三逆导开关的连接点为第二节点O2，第一逆导开关和第二逆导开关的连接点为第四节点O4，第三逆导开关和第四逆导开关的连接点为第五节点O5；所述的逆导开关的门极接受PWM脉冲控制信号，并且第一逆导开关和第三逆导开关驱动信号相同，第二逆导开关和第四逆导开关驱动信号相同；