一种用于载人潜水器模拟训练平台的直流变换器

1.本实用新型涉及直流变换器领域，更具体地，本实用新型涉及一种用于载人潜水器模拟训练平台的直流变换器。


背景技术：

2.受到海洋环境、天气状况等因素的影响，载人潜水器作业是一项与操纵人员技能密切相关的复杂人因工程。载人潜水器模拟训练平台是目前有效提高操纵人员实操技能的主要手段之一。
3.载人潜水器模拟训练平台舱内布置有各种仪器设备和操控面板，由24v电压供电。直流变换器是为解决系统效率，特别是大功率系统的效率而提出的解决方案，它是一种将直流电能变换成负载所需的电压或电流可控的直流电能的电力电子装置。受到作业环境和任务的要求，载人潜水器模拟训练平台24v供电仪器设备和操控面板对电磁干扰敏感，而目前载人潜水器模拟训练平台电池模块高电磁干扰(包括较弱的抗干扰能力和较强的干扰其他设备能力)问题突出，严重影响了载人潜水器模拟训练平台性能发挥。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的是提供一种用于载人潜水器模拟训练平台的直流变换器，减小电源供电时，电磁干扰对载人潜水器模拟训练平台的影响。
5.本发明的上述目的是通过以下技术方案实现的：
6.一种用于载人潜水器模拟训练平台的直流变换器，包括依次连接的输入模块、转换模块以及输出模块，所述输入模块包括输入电源以及与输入电源并联的电容器一，所述电容器一的正极连接于输入电源的正极，所述电容器一的负极连接于输入电源的负极；
7.所述转换模块包括与电容器一并联设置的电容器零，所述电容器零的正负极分别连接至输入电源的正负极；所述电容器零与电容器一之间设置有并联设置的电容器二以及电容器三；所述电容器二和电容器三的正极分别与电容器零的正极相接；
8.所述输入电源和电容器一之间设置有串联的电感一和电感二，所述电容器二和电容器三负极分别连接于电感二两端；
9.所述输出模块包括串联的输出端子以及电感四，所述输出模块的两端分别连接至电容器零的两端。
10.通过上述技术方案，本方案通过前级引入电感一和电感二能够有效减小输入电流纹波影响，实现电流零纹波输入，从而有效降低了外界传导干扰对直流电源的影响，实现了电路稳定运行；通过引入电感四能够在保证电路增益不变的情况下，实现对电路输出电流零纹波，不仅保证了直流电源工作时对外部设备的低干扰，同时能够达到优化器件选型的目的。
11.优选地，所述电容器二的两端分别串联有二极管一以及二极管二；所述二极管一的正极与电容器二的负极相连，所述二极管一的负极与电容器一的负极相连；所述二极管
二的正极与电容器二的正极相连，所述二极管二的负极与电容器零的正极相连；所述电容器一和二极管一之间连接有电感三，所述电感三的另一端连接至电容器一负极；所述电感三和电容器一之间设置有开关管。
12.优选地，所述开关管为绝缘栅型场效应管。
附图说明
13.构成说明书的一部分的附图描述了本实用新型的实施例，并且连同说明书一起用于解释本实用新型的原理。
14.图1是实施例的电路原理图。
15.图2是实施例在电流连续工作模式时开关管导通状态下的工况原理示意图。
16.图3是实施例在电流连续工作模式时开关管关闭状态下的工况原理示意图。
具体实施方式
17.现在将参照附图来详细描述本实用新型的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本实用新型的范围。
18.以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本实用新型及其应用或使用的任何限制。
19.对于相关领域普通技术人员已知的技术和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术和设备应当被视为说明书的一部分。
20.在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。
21.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
22.实施例
23.一种用于载人潜水器模拟训练平台的直流变换器，参照图1，包括依次连接的输入模块、转换模块以及输出模块。输入模块包括输入电源vg以及与输入电源vg并联的电容器一c1，电容器一c1的正极连接于输入电源vg的正极，电容器一c1的负极连接于输入电源vg的负极。输入电源vg和电容器一c1之间设置有串联的电感一l1和电感二l2。
24.转换模块包括与电容器一c1并联设置的电容器零c0，电容器零c0的正负极分别连接至输入电源vg的正负极；电容器零c0与电容器一c1之间设置有并联设置的电容器二c2以及电容器三c3；电容器二c2和电容器三c3的正极分别与电容器零c0的正极相接；电容器二c2和电容器三c3负极分别连接于电感二l2两端。电容器二c2的两端分别串联有二极管一d1以及二极管二d2；二极管一d1的正极与电容器二c2的负极相连，二极管一d1的负极与电容器一c1的负极相连；二极管二d2的正极与电容器二c2的正极相连，二极管二d2的负极与电容器零c0的正极相连；电容器一c1和二极管一d1之间连接有电感三l3，电感三l3的另一端连接至电容器一c1负极；电感三l3和电容器一c1之间设置有开关管s。开关管s为绝缘栅型场效应管。输出模块包括串联的输出端子以及电感四l4，输出模块的两端分别连接至电容器零c0的两端。图中所述的负载r连接在输出端子位置处.
25.在本实施例中，直流变换器应用于24直流电源，电容器一c1、电容器二c2、电容器三c3以及电容器四c4均为470μf，电感一l1、电感二l2、电感三l3以及电感四l4分别为132μh、686μh、699μh以及130μh。开关管型号为irfp4668pbf，二极管型号为stth6002cw。
26.在电流连续工作模式下，直流电源变换器有两种工作模式，具体如下：
27.如图2所示的状态1：此状态为传统直通状态，在此状态下，开关管s导通，二极管一d1和二极管二d2截止，二极管一d1和二极管二d2分别被vc1+vc2和vc0(即电容器一、电容器二以及电容器零上的电压)反向偏置。输入电源vg及电容器一c1、电容器二c2、电容器三c3、电容器零c0共同放电将能量传输到负载侧，即输出端子r，当开关管s两端电压降为0时，该状态结束。
28.如图3所示的状态2：开关管s关断，二极管一d1和二极管二d2导通，开关管s被vc1+vc2(即电容器一和电容器二上的电压)反向偏置。此时输入电源vg为电容器一c1、电容器二c2、电容器三c3、电容器零c0充电，当电容器一c1、电容器二c2、电容器三c3、电容器零c0充电充电结束，二极管一d1和二极管二d2的电流降为0时，此状态结束。
29.本方案通过前级引入电感一和电感二能够有效减小输入电流纹波影响，实现电流零纹波输入，从而有效降低了外界传导干扰对直流电源的影响，实现了电路稳定运行；通过引入电感四能够在保证电路增益不变的情况下，实现对电路输出电流零纹波，不仅保证了直流电源工作时对外部设备的低干扰，同时能够达到优化器件选型的目的。
30.本装置用于满足载人潜水器模拟训练平台对直流电源低电磁干扰特性的需求，避免载人潜水器模拟训练平台24v供电仪器设备和操控面板对电磁干扰敏感，降低24v电池模块电磁干扰(包括较弱的抗干扰能力和较强的干扰其他设备能力)。使得载人潜水器模拟训练平台24v新型dc-dc变换器具有输入电流零纹波、输出电流低纹波的优点，能够完全满足载人潜水器模拟训练平台对直流电源低电磁干扰特性的需求，以保障其作业性能的发挥。
31.虽然已经通过示例对本实用新型的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本实用新型的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本实用新型的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本实用新型的范围由所附权利要求来限定。

技术特征：
1.一种用于载人潜水器模拟训练平台的直流变换器，包括依次连接的输入模块、转换模块以及输出模块，其特征在于：所述输入模块包括输入电源以及与输入电源并联的电容器一，所述电容器一的正极连接于输入电源的正极，所述电容器一的负极连接于输入电源的负极；所述转换模块包括与电容器一并联设置的电容器零，所述电容器零的正负极分别连接至输入电源的正负极；所述电容器零与电容器一之间设置有并联设置的电容器二以及电容器三；所述电容器二和电容器三的正极分别与电容器零的正极相接；所述输入电源和电容器一之间设置有串联的电感一和电感二，所述电容器二和电容器三负极分别连接于电感二两端；所述输出模块包括串联的输出端子以及电感四，所述输出模块的两端分别连接至电容器零的两端。2.根据权利要求1所述的用于载人潜水器模拟训练平台的直流变换器，其特征在于：所述电容器二的两端分别串联有二极管一以及二极管二；所述二极管一的正极与电容器二的负极相连，所述二极管一的负极与电容器一的负极相连；所述二极管二的正极与电容器二的正极相连，所述二极管二的负极与电容器零的正极相连；所述电容器一和二极管一之间连接有电感三，所述电感三的另一端连接至电容器一负极；所述电感三和电容器一之间设置有开关管。3.根据权利要求2所述的用于载人潜水器模拟训练平台的直流变换器，其特征在于：所述开关管为绝缘栅型场效应管。

技术总结
本实用新型涉及一种用于载人潜水器模拟训练平台的直流变换器，其技术方案的要点是直流变换器包括：输入模块，包括输入电源以及电容器一，电容器一的正极连接于输入电源的正极，电容器一的负极连接于输入电源的负极；转换模块，包括电容器零，电容器零的正负极分别连接至输入电源的正负极；电容器零与电容器一之间设置有电容器二以及电容器三；电容器二和电容器三的正极分别与电容器零的正极相接；输入电源和电容器一之间设置电感一和电感二，电容器二和电容器三负极分别连接于电感二两端；输出模块，包括输出端子以及电感四，输出模块的两端分别连接至电容器零的两端；本实用新型能够减小电源供电时，电磁干扰对载人潜水器模拟训练平台的影响。拟训练平台的影响。拟训练平台的影响。


技术研发人员：刘辰辰 钟后阳 赵海彬 李岩 耿家营 王宁
受保护的技术使用者：中国人民解放军海军潜艇学院
技术研发日：2022.12.19
技术公布日：2023/7/14