本发明涉及电力电子领域,更具体的说,涉及一种软启动电路、软启动方法及应用其的功率变换系统。
背景技术:
1、在电能变换器方案中,利用主功率电路对负载进行驱动。若不设置软启动电路,则主功率电路开始工作时刻时的输出电压为0v,会使得主功率电路的电感电流过大而超出额定值,继而损坏主功率器件的器件。因此,需要设置软启动电路对主功率开关电路进行软启动。现有技术中通过高频启动,移相启动或变占空比启动等控制方法实现对主功率电路的软启动。但是,通过控制方法进行软启动的方式过于复杂,控制难度较大,电路的可靠性较小。
技术实现思路
1、有鉴于此,本发明提出了一种软启动电路、软启动方法及应用其的功率变换系统,以解决现有技术中通过控制方法进行软启动的方式过于复杂技术问题。
2、第一方面,本发明实施例提供了一种软启动电路,用于对主功率电路进行软启动,包括辅助供电电路,所述辅助供电电路包括功率级电路,所述功率级电路被配置为:对所述主功率电路的控制电路进行供电;并在所述主功率电路的启动阶段,对所述主功率电路中的储能电容进行充电。
3、优选地,所述功率级电路的输出端产生第一电压,所述第一电压被配置为对所述控制电路进行供电;在所述启动阶段,所述第一电压被配置为对所述主功率电路中的所述储能电容进行充电。
4、优选地,所述软启动电路还包括第一开关模块,所述第一开关模块耦接在所述辅助供电电路和所述储能电容之间;其中,在所述启动阶段,所述第一开关模块使能,以使得所述第一电压通过所述第一开关模块对所述储能电容进行充电。
5、优选地,所述第一开关模块包括第一功率开关,所述第一功率开关耦接在所述辅助供电电路和所述储能电容之间;其中,在所述启动阶段,所述第一功率开关导通,以使得所述第一电压通过所述第一功率开关对所述储能电容进行充电。
6、优选地,所述第一开关模块包括二极管,耦接在所述辅助供电电路和所述储能电容之间;其中,在所述启动阶段,所述二极管导通,以使得所述第一电压通过所述二极管对所述储能电容进行充电。
7、优选地,所述功率级电路包括第一电感,所述软启动电路还包括与所述第一电感耦合的第二电感;所述功率级电路的输出端产生第一电压,所述第一电压被配置为对所述控制电路进行供电;在所述启动阶段,通过所述第二电感对所述储能电容进行充电。
8、优选地,所述软启动电路还包括整流电路,与所述第二电感耦接,被配置为将所述第二电感上的电压进行整流后产生第二电压以对所述储能电容充电。
9、优选地,所述软启动电路还包括第二开关模块,其耦接在所述整流电路和所述储能电容之间。
10、优选地,所述功率级电路包括第一电感,所述软启动电路还包括与所述第一电感耦合的第二电感;所述功率级电路的输出端产生第一电压,在所述启动阶段,所述第一电压被配置为对所述储能电容进行充电;通过所述第二电感对所述控制电路进行供电。
11、优选地,所述软启动电路还包括整流电路,与所述第二电感耦接,被配置为将所述第二电感上的电压进行整流后产生第二电压以对所述控制电路进行供电。
12、优选地,所述软启动电路还包括第三开关模块,其耦接在所述第一电感和所述储能电容之间。
13、优选地,所述功率级电路被配置为在所述启动阶段,对所述主功率电路的输出端耦接的输出电容进行充电,以提高所述主功率电路的输出端的输出电压。
14、优选地,当所述主功率电路被配置为谐振电路时,所述功率级电路被配置为在所述启动阶段,对所述谐振电路中的谐振电容进行充电。
15、优选地,在所述启动阶段,所述功率级电路对所述储能电容进行充电;当所述储能电容的电压不小于第一预设电压时,所述功率级电路停止对所述储能电容进行充电,和/或所述主功率电路开始工作。
16、优选地,在所述启动阶段,所述主功率电路的输出和负载断开;当所述功率级电路停止对所述储能电容进行充电,和/或所述主功率电路开始工作时,所述控制电路产生第一使能信号,以控制所述负载接入所述主功率电路的输出端。
17、优选地,所述软启动电路还包括第四开关模块,耦接在所述主功率电路的输出和所述负载之间;其中,当所述功率级电路停止对所述储能电容进行充电,和/或所述主功率电路开始工作时,所述控制电路产生所述第一使能信号时,所述第四开关模块受控导通,以使得所述负载被接入所述主功率电路的输出端。
18、优选地,在所述启动阶段,所述负载不使能;当所述储能电容上的电压不小于所述第一预设电压时,所述功率级电路停止对所述储能电容进行充电,和/或所述主功率电路开始工作时,所述控制电路产生第一使能信号,以使得所述负载被使能。
19、第二方面,本发明实施例还提供了一种软启动方法,用于对主功率电路进行软启动,在主功率电路的启动阶段,通过辅助供电电路中的功率级电路对所述主功率电路的储能电容进行充电;并且,通过所述辅助供电电路中功率级电路对主功率电路的控制电路进行供电。
20、优选地,在所述启动阶段,所述第一电压被配置为对所述主功率电路中的所述储能电容进行充电,其中,所述功率级电路的输出端产生第一电压,所述第一电压被配置为对所述控制电路进行供电。
21、优选地,在所述启动阶段,所述第一开关模块使能,以使得所述第一电压通过所述第一开关模块对所述储能电容进行充电;其中,所述第一开关模块耦接在所述辅助供电电路和所述储能电容之间。
22、优选地,在所述主功率电路的启动阶段,通过第二电感对所述储能电容进行充电;其中,所述功率级电路的输出端产生第一电压,所述第一电压被配置为对所述控制电路进行供电;所述第二电感与所述功率级电路中的第一电感相耦合。
23、优选地,在所述主功率电路的启动阶段,将所述第二电感上的电压进行整流后产生第二电压,以对所述储能电容进行充电。
24、优选地,在所述启动阶段,通过第一电感对所述储能电容进行充电,通过第二电感对所述控制电路进行供电;其中,所述功率级电路包括第一电感,所述第二电感与所述第一电感相耦合。
25、优选地,在所述主功率电路的启动阶段,将所述第二电感上的电压进行整流后产生第二电压,以对所述控制电路进行供电。
26、优选地,在所述启动阶段,所述功率级电路对所述储能电容进行充电;当所述储能电容上的电压不小于所述第一预设电压时,所述功率级电路停止对所述储能电容进行充电,和/或所述主功率电路开始工作。
27、优选地,在所述启动阶段,所述主功率电路的负载和所述主功率电路的输出端断开;当所述储能电容上的电压不小于第一预设电压时,所述控制电路产生第一使能信号,以使得所述负载被接入所述主功率电路的输出端。
28、优选地,在所述启动阶段,控制所述负载不使能;当所述储能电容上的电压不小于第一预设电压时,所述控制电路产生第一使能信号,以使得所述负载被使能。
29、第三方面,本发明实施例还提供了一种功率变换系统,包括主功率电路、辅助供电电路、控制电路以及上述的软启动电路。
30、与现有技术相比,本发明的技术方案具有以下优点:
31、本发明的软启动电路通过复用对主功率电路中的控制电路进行供电的辅助供电电路,以在启动阶段对主功率电路中的储能电容进行充电,以减小所述启动阶段中所述主功率电路的电感电流。具体的,本发明的软启动电路通过辅助供电电路中的同一个功率级电路实现了在上电后全程对主功率电路的控制电路供电,并实现了在启动阶段对储能电容供电,从而无需通过额外的软启动电路即可实现主功率电路的软启动;并且,针对谐振型变换器作为主功率电路时,省去了复杂的控制,从而降低成本的同时避免了复杂的软启动控制方式;本发明在主功率电路启动阶段对主功率电路中的储能电容进行充电,在主功率电路正常工作时,通过断开该开关器件,保证了主功率电路正常工作时不会影响到辅助供电电路。此外,本发明通过在启动阶段对输出电容的预充电大幅减小了启动阶段主功率电路的电感电流的电流应力,从而减轻甚至避免了主功率电路在启动阶段的压力,减小了控制难度,增加了电路可靠性。
1.一种软启动电路,用于对主功率电路进行软启动,其特征在于:
2.根据权利要求1所述的软启动电路,其特征在于:
3.根据权利要求2所述的软启动电路,其特征在于:
4.根据权利要求3所述的软启动电路,其特征在于:
5.根据权利要求3所述的软启动电路,其特征在于:
6.根据权利要求1所述的软启动电路,其特征在于:
7.根据权利要求6所述的软启动电路,其特征在于:
8.根据权利要求7所述的软启动电路,其特征在于:
9.根据权利要求1所述的软启动电路,其特征在于:
10.根据权利要求9所述的软启动电路,其特征在于:
11.根据权利要求9所述的软启动电路,其特征在于:
12.根据权利要求1、2、6或9任一项所述的软启动电路,其特征在于:
13.根据权利要求1、2、6或9任一项所述的软启动电路,其特征在于:
14.根据权利要求1,2、6或9任一项所述的软启动电路,其特征在于:
15.根据权利要求14所述的软启动电路,其特征在于:
16.根据权利要求15所述的软启动电路,其特征在于:
17.根据权利要求14所述的软启动电路,其特征在于:
18.一种软启动方法,用于对主功率电路进行软启动,其特征在于:
19.根据权利要求18所述的软启动方法,其特征在于:
20.根据权利要求19所述的软启动软启动方法,其特征在于:
21.根据权利要求18所述的软启动方法,其特征在于:
22.根据权利要求21所述的软启动方法,其特征在于:
23.根据权利要求18所述的软启动方法,其特征在于:
24.根据权利要求23所述的软启动方法,其特征在于:
25.根据权利要求18所述的软启动方法,其特征在于:
26.根据权利要求25所述的软启动方法,其特征在于:
27.根据权利要求25所述的软启动方法,其特征在于:
28.一种功率变换系统,其特征在于,包括: