本實(shí)用新型涉及一種DC/DC變換模塊及DC/DC變換器。
背景技術(shù)：
：隨著電力電子技術(shù)的高速發(fā)展，電力電子設(shè)備與人們的工作、生活的關(guān)系日益密切，而電子設(shè)備都離不開(kāi)可靠的電源。DC/DC變換器作為將恒定直流輸入電壓變換為可調(diào)的輸出電壓的變換裝置，在電源系統(tǒng)中有著廣泛的應(yīng)用。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本實(shí)用新型為高壓電源提供DC/DC變換器，著力增強(qiáng)其EMC(電磁兼容性)功能和散熱性能。具體技術(shù)方案如下：首先，提供一種DC/DC變換模塊，包括：輸入濾波電容，用于吸收全橋電路的高頻下因?yàn)榧纳姼幸鸬碾妷?、電流尖峰；全橋逆變電路，用于?shí)現(xiàn)DC/AC變換；輸出變壓器，用于傳輸功率并實(shí)現(xiàn)原副邊隔離；單相橋式整流器，用于實(shí)現(xiàn)AC/DC變換；輸出濾波器，用于抑制電流脈動(dòng)以及實(shí)現(xiàn)高頻電壓紋波濾除；所述輸入濾波電容與所述全橋逆變電路并聯(lián)，連接于模塊的輸入端，輸入的直流電壓經(jīng)所述全橋逆變電路轉(zhuǎn)換為交流電壓后，經(jīng)過(guò)所述輸出變壓器和所述單相橋式整流器轉(zhuǎn)換為可變直流電壓輸出，所述輸出濾波器對(duì)輸出電流和輸出電壓進(jìn)行濾波。進(jìn)一步地，所述DC/DC變換模塊還包括：進(jìn)線熔斷器，所述進(jìn)線熔斷器在模塊的輸入端與所述輸入濾波電容之間，當(dāng)DC/DC單元主電路或控制電路失效，主電路元器件損壞、短路時(shí)，使其熔斷。進(jìn)一步地，所述DC/DC變換模塊還包括：隔直電容器，所述隔直電容器連接在所述全橋逆變電路與所述輸出變壓器之間，為變壓器激磁電流提供流通通路，防止變壓磁偏。DC/DC變換器，包含所述DC/DC變換模塊，還包括：外殼，所述DC/DC變換模塊位于外殼內(nèi)部，所述外殼上設(shè)有水冷進(jìn)出口、控制端子插件區(qū)、直流進(jìn)線端子和直流出線端子，所述外殼內(nèi)還設(shè)有水冷管和水冷板。其中，所述水冷板為鋁合金板，所述水冷管為不銹鋼軟管。所述外殼內(nèi)設(shè)有專用電纜通道，并使用屏蔽網(wǎng)或金屬包塑軟管進(jìn)行屏蔽隔離。本實(shí)用新型具有以下有益效果：本實(shí)用新型輸入端采用輸入濾波電容器濾除輸入電壓紋波噪聲，抑制了差摸傳輸路徑；使用鐵基超晶變壓器隔離輸入輸出端，并且端子接地，實(shí)現(xiàn)共模信號(hào)抑制作用；輸出采用L-C二階濾波電路，實(shí)現(xiàn)輸出較低紋波的設(shè)計(jì)需求的同時(shí)防止輸出端差摸共模信號(hào)耦合至輸入端；最后內(nèi)部設(shè)置專用電纜通道或使用屏蔽網(wǎng)或金屬包塑軟管進(jìn)行屏蔽隔離，能夠有效提高系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定可靠性。而單元內(nèi)部主要發(fā)熱器件，除電容外均使用水冷散熱，選取優(yōu)質(zhì)合金作為水冷板，不銹鋼軟管作為水冷管，使整個(gè)模塊具有良好的散熱性能。附圖說(shuō)明圖1是根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例的DC/DC變換器的結(jié)構(gòu)俯視示意圖。圖2是根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例的DC/DC變換器的結(jié)構(gòu)左視示意圖。圖3是根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例的DC/DC變換器的結(jié)構(gòu)右視示意圖。圖4是根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例的DC/DC變換器的結(jié)構(gòu)后視示意圖。圖5是根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例的DC/DC變換模塊的電路原理圖。圖中，1-直流進(jìn)線端子，2-直流出線端子，3-水冷進(jìn)出口，4-控制端子插線區(qū)，5-外殼。具體實(shí)施方式下面結(jié)合具體實(shí)施例和附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說(shuō)明。圖1-4展示了根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例的DC/DC變換器，其中，圖1為俯視示意圖，圖2是左視示意圖，圖3是右視示意圖，圖4是后視示意圖。如圖1-4所示，根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例的DC/DC變換器包括外殼5，外殼5上設(shè)有直流進(jìn)線端子1、直流出線端子2、水冷進(jìn)出口3和控制端子插件區(qū)4，其內(nèi)部包含風(fēng)扇FAN、控制器Controller和DC/DC變換模塊。DC/DC變換模塊由以下元件組成：進(jìn)線熔斷器FU，輸入濾波電容C1，由Q1、Q2、Q3和Q4組成的全橋逆變電路，隔直電容C2，輸出變壓器T1，霍爾電流傳感器S1，由二極管D1、D2、D3和D4組成的單相橋式整流器，以及輸出濾波器LI-C4-L2。根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例的DC/DC變換模塊的電路原理如圖5所示。DC/DC變換模塊包括進(jìn)線熔斷器FU，當(dāng)DC/DC單元主電路或控制電路失效，主電路元器件損壞、短路時(shí)，使其熔斷，使DC/DC功率變換單元與AC/DC變換隔離。電容器(薄膜電容)C1輸入母線電壓緩沖，減少進(jìn)線電壓波動(dòng)。晶體管(Q1～Q4)組成全橋逆變電路，實(shí)現(xiàn)DC/AC變換。輸出變壓器傳輸功率并實(shí)現(xiàn)原副邊隔離。隔直電容器(薄膜電容)C2，為變壓器激磁電流提供流通通路，防止變壓磁偏。由二極管D1、D2、D3和D4組成單相橋式整流器，實(shí)現(xiàn)AC/DC變換。電抗器L1、L2和輸出電容(薄膜電容)C4組成(L-C-L)濾波器，對(duì)輸出電流和輸出電壓進(jìn)行濾波，并對(duì)輸出電容(電解電容)濾波器進(jìn)行緩沖。R-C3為過(guò)壓吸收電路，抑制二極管換流過(guò)程產(chǎn)生的過(guò)電壓尖峰，防止二極管過(guò)壓擊穿。，本實(shí)施例所述的DC/DC模塊采用移相全橋隔離型拓?fù)?，能夠有效隔離輸入輸出端。EMC設(shè)計(jì)：連接在正輸入端的進(jìn)線熔斷器FU根據(jù)輸入最大電流，和最大電壓值裕量考慮，選取額定100A/耐壓1000V的直流熔斷器，選用產(chǎn)品型號(hào)為PV-100ANH1，切斷10ms，以實(shí)現(xiàn)在功率變換器單元發(fā)生短路故障時(shí)及時(shí)的切斷模塊，防止發(fā)生起火危險(xiǎn)。輸入濾波電容C1一端與進(jìn)線熔斷器FU電連接，另一端連接負(fù)輸入端，用于吸收全橋電路的高頻下因?yàn)榧纳姼幸鸬碾妷?、電流尖峰。其選用1000μF無(wú)感薄膜電容器濾除輸入電壓紋波噪聲，抑制差摸傳輸路徑。輸入濾波電容C1后并聯(lián)全橋逆變電路，全橋逆變電路選取1200V/220AIGBT(絕緣柵雙極型晶體管)，型號(hào)為：FF225R12ME4，用于實(shí)現(xiàn)DC/AC變換。移相全橋電路中Q1/Q2、Q3/Q4管互補(bǔ)導(dǎo)通，超前臂Q1/Q2與滯后臂Q3/Q4實(shí)現(xiàn)移相控制。采用IGBT并聯(lián)電容器C2與電感LS諧振，隔直電容C2防止原邊變壓器產(chǎn)生直流偏置，也能作為反動(dòng)勢(shì)，使得原邊電流在開(kāi)關(guān)管關(guān)斷后迅速?gòu)?fù)位，阻斷環(huán)流，可以實(shí)現(xiàn)IGBT的零電壓開(kāi)關(guān)，減少損耗，增加效率。全橋逆變電路后接輸出變壓器，輸出變壓器采用超微晶磁芯作高頻變壓器，其在200kHz以下?lián)p耗小于鐵氧體，飽和磁密高，傳輸相同功率體積小，居里溫度高。由于變壓器雙向勵(lì)磁，選取飽和磁密Bsat高，剩磁Br低的鐵基超微晶磁芯，使用鐵基超晶變壓器隔離輸入輸出端，并且端子接地，實(shí)現(xiàn)共模信號(hào)抑制作用。本實(shí)施例取副邊匝數(shù)15，原邊匝數(shù)13，采用多股漆包線并饒，外包抗電強(qiáng)度高、介質(zhì)損耗低的復(fù)合纖維絕緣紙的方式，保證絕緣等級(jí)。輸出變壓器后接單相橋式整流器，單相橋式整流器選取1000V/200A的快恢復(fù)二極管APTDF200H100G模塊，用于實(shí)現(xiàn)AC/DC變換。對(duì)整流器輸出的直流信號(hào)需進(jìn)行濾波，輸出濾波器采用L-C二階濾波電路，輸出濾波電感L1用于抑制電流脈動(dòng)；輸出濾波電容C4主要實(shí)現(xiàn)高頻電壓紋波濾除，能夠?qū)崿F(xiàn)輸出較低紋波的設(shè)計(jì)需求的同時(shí)防止輸出端差摸共模信號(hào)耦合至輸入端。DC/DC變換器的內(nèi)部控制及通信電纜均使用優(yōu)質(zhì)屏蔽雙絞電纜，單元內(nèi)設(shè)置專用電纜通道或使用屏蔽網(wǎng)或金屬包塑軟管進(jìn)行屏蔽隔離，能夠有效提高系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定可靠性。散熱設(shè)計(jì)：DC/DC變換器內(nèi)部主要發(fā)熱器件，除電容外均使用水冷散熱。水冷板使用具有一定硬度和較好的散熱性能的6061鋁合金板加工制作，單元水冷管直徑使用DN10不銹鋼軟管，經(jīng)第三方水冷散熱廠家設(shè)計(jì)計(jì)算如表1所示。在水流量15L/min的條件下，水冷壁最大溫升18度，滿足設(shè)計(jì)散熱需求。表1水冷板尺寸380×380×22mm水冷管徑10mm(DN10)冷卻劑水水流量6L/min最大工作壓力2.5bar壓力損失0.3bar最高溫點(diǎn)與進(jìn)水溫度差25℃進(jìn)水方向同側(cè)接頭方式G3/8"45°錐螺紋測(cè)溫點(diǎn)出口位置上面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施例做了詳細(xì)說(shuō)明，但本實(shí)用新型并不限于上述實(shí)施例，在本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所具備的知識(shí)范圍內(nèi)，在不脫離本實(shí)用新型宗旨的前提下做出的各種變化，均應(yīng)歸屬于本實(shí)用新型專利涵蓋范圍。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3