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专利号: 2020116254431
申请人: 西华大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-02-26
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种电流源输入的变换装置,其特征在于,包括依次连接的电流源、辅助启动装置、升压电路、移相全桥电路及控制装置,所述辅助启动装置包括常闭继电器、辅助开关管、限流电阻、辅助电源及软起电路,其中:

所述辅助电源的输入端与所述电流源的第一端连接,所述辅助开关管和所述限流电阻串联后与所述常闭继电器并联,所述常闭继电器和所述辅助开关管的公共端与所述辅助电源的输出端及所述升压电路连接,所述常闭继电器和所述限流电阻的公共端与所述电流源的第二端及所述升压电路连接;

所述辅助电源,用于为所述控制装置供电;

所述控制装置,用于获取所述辅助电源的输入电流信号及所述辅助电源的输出电压信号,当所述辅助电源的输入电流信号和所述辅助电源的输出电压信号均满足各自对应的预设条件,通过所述软起电路驱动所述升压电路启动,等待预设时间后控制所述常闭继电器和所述辅助开关管断开,使所述升压电路的输出端的电压信号跟随所述软起电路的软起电压信号上升,当所述升压电路稳定输出后,控制所述移相全桥电路工作。

2.根据权利要求1所述的电流源输入的变换装置,其特征在于,所述升压电路包括输入滤波电容、输入滤波电感、滤波电容、升压电感、第一开关管、整流二极管及第一输出滤波电容,其中:

所述输入滤波电容的第一端分别与所述输入滤波电感的第一端及所述常闭继电器的第一端连接,所述输入滤波电感的第二端分别与所述滤波电容的第一端及所述升压电感的第一端连接,所述升压电感的第二端分别与所述第一开关管的第一端及所述整流二极管的阳极连接,所述整流二极管的阴极分别与所述第一输出滤波电容的第一端及所述移相全桥电路的输入端连接,所述输入滤波电容的第二端、所述常闭继电器的第二端、所述滤波电容的第二端、所述第一开关管的第二端及所述第一输出滤波电容的第二端相连后接地。

3.根据权利要求2所述的电流源输入的变换装置,其特征在于,所述移相全桥电路包括第二开关管、第三开关管、第四开关管、第五开关管、谐振电容、谐振电感、变压器、整流模块、第二输出滤波电容、第三输出滤波电容、输出滤波电感、电流采样电阻及负载,其中:所述第二开关管的第一端和所述第三开关管的第一端连接后作为所述移相全桥电路的输入端,所述第二开关管的第二端分别与所述第四开关管的第一端及所述变压器的原边的第二端连接,所述第三开关管的第二端与所述第五开关管的第一端连接,所述第三开关管通过所述谐振电容和所述谐振电感与所述变压器的原边的第一端连接,所述第四开关管的第二端和所述第五开关管的第二端均接地,所述变压器的副边的两端分别与所述整流模块的两个输入端连接,所述整流模块的第一输出端分别与所述第二输出滤波电容及所述输出滤波电感连接,所述输出滤波电感的第二端分别与所述负载的第一端及所述第三输出滤波电容的第一端连接,所述整流模块的第二输出端与所述第二输出滤波电容的第二端、所述第三输出电容的第二端及所述电流采样电阻的第一端连接,所述电流采样电阻的第二端和所述负载的第二端连接。

4.根据权利要求3所述的电流源输入的变换装置,其特征在于,所述控制装置包括:第一控制模块,用于获取所述辅助电源的输入电流信号及所述辅助电源的输出电压信号,当所述辅助电源的输入电流信号和所述辅助电源的输出电压信号均满足各自对应的预设条件,生成第一使能信号,并在等待第一预设时间后控制所述常闭继电器和所述辅助开关管断开;

第二控制模块,用于当接收到所述第一使能信号控制所述软起电路工作,以使所述升压电路启动,并控制所述升压电路的输出端的电压信号跟随所述软起电路的软起电压信号上升,直至所述升压电路的输出端的电压信号稳定在第一基准电压值;

第三控制模块,用于当所述升压电路稳定输出,并在等待第二预设时间后,控制所述移相全桥电路工作。

5.根据权利要求4所述的电流源输入的变换装置,其特征在于,所述第一控制模块还用于:

获取保护信号;

相应的,所述当所述辅助电源的输入电流信号和所述辅助电源的输出电压信号均满足各自对应的预设条件,通过所述软起电路驱动所述升压电路启动的过程包括为:当所述辅助电源的输入电流信号、所述辅助电源的输出电压信号、所述保护信号均满足各自对应的预设条件,通过所述软起电路驱动所述升压电路启动。

6.根据权利要求5所述的电流源输入的变换装置,其特征在于,所述第一控制模块包括第一比较器、第二比较器、第一与门、第二与门、第一延时电路、第三与门及第一非门,其中:所述第一比较器的同相输入端接入所述辅助电源的输入电流信号对应的电压信号,所述第一比较器的反相输入端接入第二基准电压信号,所述第二比较器的同相输入端接入所述辅助电源的输出电压信号,所述第二比较器的反相输入端接入第三基准电压信号,所述第一比较器的输出端和所述第二比较器的输出端分别与所述第一与门的第一输入端及第二输入端连接,所述第一与门的输出端与所述第二与门的第一输入端连接,所述第二与门的第二输入端接入所述保护信号,所述第二与门的输出端分别与所述软起电路的使能端及所述第一延时电路的输入端连接,所述第一延时电路的输出端与所述第三与门的第一输入端连接,所述第三与门的第二输入端接入所述保护信号,所述第三与门的输出端分别与所述常闭继电器的控制端及所述第一非门的输入端连接,所述第一非门的输出端与所述辅助开关管的控制端连接。

7.根据权利要求6所述的电流源输入的变换装置,其特征在于,所述第二控制模块包括第一误差放大器、第三比较器、第一PI调节器、第一触发器、第一时钟电路,其中:所述第一误差放大器的反相输入端接入中间电压信号,所述第一误差放大器的同相输入端接入所述第一基准电压信号或所述软起电压信号,所述第一PI调节器的第一端与所述第一误差放大器的反相输入端连接,所述第一PI调节器的第二端分别与所述第一误差放大器的输出端及所述第三比较器的反相输入端连接,所述第三比较器的同相输入端接入锯齿波信号,所述第三比较器的输出端与所述第一触发器的复位端连接,所述第一时钟电路的输出端与所述第一触发器的置位端连接,所述第一触发器的第一输出端与所述第一开关管的驱动端连接,其中,所述中间电压信号为所述升压电路的输出端对应的电压信号。

8.根据权利要求4所述的电流源输入的变换装置,其特征在于,所述控制装置还包括:第四控制模块,用于判断所述升压电路是否稳定输出,若是,生成第二使能信号,以便所述第三控制模块根据所述第二使能信号控制所述移相全桥电路工作;所述第四控制模块,还用于当所述升压电路异常或所述移相全桥电路异常,生成异常处理信号,以便所述第三控制模块根据所述异常处理信号控制所述移相全桥电路停止工作;

所述第四控制模块包括第四比较器、第二延时电路,其中:所述第四比较器的同相输入端接入所述升压电路的输出端的电压信号,所述第四比较器的反相输入端接入第四基准电压信号,所述第四比较器的输出端与所述第二延时电路的输入端连接,所述第二延时电路的输出端输出所述第二使能信号。

9.根据权利要求8所述的电流源输入的变换装置,其特征在于,所述第三控制模块具体用于:

获取所述移相全桥电路的输入电流信号、输出电流信号及输出电压信号;

当所述升压电路稳定输出后,根据所述移相全桥电路的输入电流信号、输出电流信号及输出电压信号得到移相角信号;

根据所述移相角信号控制所述第二开关管、所述第三开关管、所述第四开关管及所述第五开关管导通/关断;

所述第三控制模块还用于:

根据所述移相全桥电路的输出电流信号及其输出电压信号控制所述移相全桥电路为恒流输出模式或恒压输出模式;

所述第三控制模块还用于:

对所述移相全桥电路的输入电流信号进行逐周期限流。

10.根据权利要求9所述的电流源输入的变换装置,其特征在于,所述第三控制模块包括第二误差放大器、第三误差放大器、第二PI调节器、第三PI调节器、第三二极管、第四二极管、第一上拉电阻、第二上拉电阻、第一下拉电阻、光耦,第五比较器、逐周期限流单元、第一或门、第二触发器、第二时钟电路、第一单稳态多谐振荡器、第二单稳态多谐振荡器、第三单稳态多谐振荡器、第四单稳态多谐振荡器、第二非门、第三非门、第四与门、第五与门、第六与门及第七与门,其中:

所述第二误差放大器的反相输入端接入所述移相全桥电路的输出电流信号,所述第二误差放大器的同相输入端接入基准电流信号,所述第二PI调节器的第一端与所述第二误差放大器的反相输入端连接,所述第二PI调节器的第二端分别与所述第二误差放大器的输出端及所述第三二极管的阴极连接,所述第三误差放大器的反相输入端接入所述移相全桥电路的输出电压信号,所述第三误差放大器的同相输入端接入第五基准电压信号,所述第三PI调节器的第一端与所述第三误差放大器的反相输入端连接,所述第三PI调节器的第二端与所述第三误差放大器的输出端及所述第四二极管的阴极连接,所述第四二极管的阳极分别与所述第三二极管的阳极及所述光耦的第一端连接,所述光耦的第二端通过所述第一上拉电阻与所述辅助电源的第一线圈连接,所述光耦的第三端通过所述第二上拉电阻与所述辅助电源的第二线圈连接,所述光耦的第四端分别与所述第一下拉电阻的第一端及所述第五比较器的反相输入端连接,所述第一下拉电阻的第二端接地,所述第五比较器的同相输入端接入所述移相全桥电路的输入电流信号,所述第五比较器的输出端与所述第一或门的第一输入端连接,所述逐周期限流单元的第一端接入所述移相全桥电路的输入电流信号,所述逐周期限流单元的第二端与所述第一或门的第二输入端连接,所述第一或门的输出端与所述第二触发器的复位端连接,所述第二时钟电路的输出端与所述第二触发器的置位端连接,所述第二时钟电路的使能端接入所述第二使能信号,所述第二触发器的输出端分别与所述第一单稳态多谐振荡器的输入端及所述第二单稳态多谐振荡器的输入端连接,所述第一单稳态多谐振荡器的输出端与所述第三单稳态多谐振荡器的输入端及所述第四与门的第一输入端连接,所述第一单稳态多谐振荡器的输出端通过所述第二非门与所述第五与门的第一输入端连接,所述第三单稳态多谐振荡器的输出端分别与所述第四与门的第二输入端及所述第五与门的第二输入端连接,所述第二单稳态多谐振荡器的输出端分别与所述第四单稳态多谐振荡器的输入端及所述第六与门的第一输入端连接,所述第二单稳态多谐振荡器的输出端通过所述第三非门与所述第七与门的第一输入端连接,所述第四单稳态多谐振荡器的输出端分别与所述第六与门的第二输入端及所述第七与门的第二输入端连接,所述第四与门的输出端与所述第二开关管的驱动端连接,所述第五与门的输出端与所述第四开关管的驱动端连接,所述第六与门的输出端与所述第五开关管的驱动端连接,所述第七与门的输出端与所述第三开关管的驱动端连接。

11.根据权利要求5所述的电流源输入的变换装置,其特征在于,所述控制装置还包括第五控制模块,所述第五控制模块包括第六比较器、第七比较器、第二或门及第四非门,其中:

所述第六比较器的同相输入端接入所述升压电路的输入端的电压信号,所述第六比较器的反相输入端接入第六基准电压信号,所述第六比较器的输出端与所述第二或门的第一输入端连接,所述第七比较器的同相输入端接入所述升压电路的输出端的电压信号,所述第七比较器的反相输入端接入所述第七基准电压信号,所述第七比较器的输出端与所述第二或门的第二输入端连接,所述第二或门的输出端与所述第四非门的输入端连接,所述第四非门的输出端输出所述保护信号。