本發(fā)明涉及電力電子應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種為多級(jí)串/并聯(lián)igbt進(jìn)行非接觸光能供電的裝置。
背景技術(shù)：
隨著電力電子技術(shù)的不斷推廣和擴(kuò)展，對(duì)其電壓、電流和功率等級(jí)的要求也日益提高。絕緣柵極雙晶體管（insulatedgatebipolartransistor，igbt）具有開(kāi)關(guān)損耗小、開(kāi)關(guān)速度快和易于驅(qū)動(dòng)等優(yōu)勢(shì)，因而在大容量電力電子裝置中得到廣泛應(yīng)用。igbt是由bjt（雙極型三極管）和mos（絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管）組成的復(fù)合全控型電壓驅(qū)動(dòng)式功率半導(dǎo)體器件，具有驅(qū)動(dòng)方式簡(jiǎn)單，開(kāi)關(guān)速度快，電壓、電流容量高等優(yōu)點(diǎn)。
近年來(lái)，igbt所能達(dá)到的額定電壓不斷提升，但仍難以滿足大容量電力電子裝置不斷增長(zhǎng)的電壓要求。高壓igbt通常是指耐壓3300v及以上電壓等級(jí)的igbt器件，而即使使用現(xiàn)有最高耐壓等級(jí)的6500v高壓igbt，仍無(wú)法與6kv及以上等級(jí)的供電系統(tǒng)或負(fù)載直接連接，因此需要將igbt進(jìn)行多級(jí)串/并聯(lián)。
然而，由于多級(jí)igbt串/并聯(lián)組件在開(kāi)關(guān)過(guò)程中因開(kāi)關(guān)動(dòng)作的時(shí)間不一致，易出現(xiàn)電壓分配不均，此外，多級(jí)電力電子器件串/并聯(lián)時(shí)涉及到各級(jí)器件的獨(dú)立供電和驅(qū)動(dòng)，尤其是隨著級(jí)數(shù)增多和電壓等級(jí)升高時(shí)，多級(jí)獨(dú)立供電的系統(tǒng)絕緣需求提升，并且供電系統(tǒng)復(fù)雜度大大增加，導(dǎo)致igbt的多級(jí)串/并聯(lián)非常困難。現(xiàn)有還存在高壓端自取電方式帶來(lái)的儲(chǔ)能電容耐壓不足和降壓穩(wěn)壓芯片輸入電壓不確定或光纖激光供電成本高昂的問(wèn)題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一種為多級(jí)串/并聯(lián)igbt進(jìn)行非接觸光能供電的裝置，本發(fā)明利用太陽(yáng)能電池板的非接觸方式對(duì)多級(jí)串/并聯(lián)igbt進(jìn)行供電，為多級(jí)igbt串/并聯(lián)的電源供電提供了有效安全的解決裝置。
本發(fā)明為解決上述技術(shù)問(wèn)題采用以下技術(shù)方案：
根據(jù)本發(fā)明提出的一種為多級(jí)串/并聯(lián)igbt進(jìn)行非接觸光能供電的裝置，包括殼體、光源、反光材料、透明玻璃、多個(gè)串/并聯(lián)的太陽(yáng)能電池板和電壓變換器模塊；其中，
所述光源、反光材料、透明玻璃、多個(gè)串/并聯(lián)的太陽(yáng)能電池板和電壓變換器模塊均設(shè)置在殼體中，所述光源布置在殼體的側(cè)壁上，反光材料涂覆或粘貼在殼體的內(nèi)壁上，透明玻璃設(shè)置在太陽(yáng)能電池板的表面，在光源所在側(cè)壁相對(duì)的另一側(cè)壁上設(shè)有對(duì)外接口與散熱孔，太陽(yáng)能電池板用于將光源發(fā)出的光能轉(zhuǎn)化為電能進(jìn)行存儲(chǔ)，太陽(yáng)能電池板發(fā)出的電經(jīng)電壓變換器模塊獲得驅(qū)動(dòng)電壓，從而為各級(jí)串/并聯(lián)igbt進(jìn)行穩(wěn)定的供電。
作為本發(fā)明所述的一種為多級(jí)串/并聯(lián)igbt進(jìn)行非接觸光能供電的裝置進(jìn)一步優(yōu)化方案，所述光源為碘鎢燈，碘鎢燈平行布置在殼體的側(cè)壁上。
作為本發(fā)明所述的一種為多級(jí)串/并聯(lián)igbt進(jìn)行非接觸光能供電的裝置進(jìn)一步優(yōu)化方案，多個(gè)太陽(yáng)能電池板是串/并聯(lián)的布置在與碘鎢燈相對(duì)的一側(cè)，碘鎢燈與太陽(yáng)能電池板的平面垂直，碘鎢燈與太陽(yáng)能電池板之間有間隔。
作為本發(fā)明所述的一種為多級(jí)串/并聯(lián)igbt進(jìn)行非接觸光能供電的裝置進(jìn)一步優(yōu)化方案，所述電壓變換器模塊為基于boost電路的dc-dc變換電路，所述dc-dc變換電路包括依次連接的濾波電路、脈寬調(diào)制電路和推挽輸出單元，推挽輸出單元包括dc-ac逆變器、ac-dc高頻整流濾波電路及控制驅(qū)動(dòng)電路，太陽(yáng)能電池板輸出的電壓經(jīng)過(guò)濾波電路，通過(guò)抑制直流公共電源噪聲耦合，然后通過(guò)脈寬調(diào)制電路與推挽輸出單元，進(jìn)行整流濾波后實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的電壓輸出。
作為本發(fā)明所述的一種為多級(jí)串/并聯(lián)igbt進(jìn)行非接觸光能供電的裝置進(jìn)一步優(yōu)化方案，反光材料為反光膜，反光膜貼滿殼體的內(nèi)壁。
作為本發(fā)明所述的一種為多級(jí)串/并聯(lián)igbt進(jìn)行非接觸光能供電的裝置進(jìn)一步優(yōu)化方案，反光膜是由玻璃微珠形成的反射層和pvc、pu高分子材料相結(jié)合而形成的反光膜。
本發(fā)明采用以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下技術(shù)效果：本發(fā)明采用碘鎢燈模擬太陽(yáng)能向太陽(yáng)能電池板充電，利用非電氣直接相連的方式對(duì)多級(jí)igbt串/并聯(lián)的高壓固體開(kāi)關(guān)等高電壓設(shè)備供電，該裝置具有低成本、高絕緣和可擴(kuò)展性強(qiáng)的特點(diǎn)，避免了原有高壓端自取電帶來(lái)的儲(chǔ)能電容耐壓不足和降壓穩(wěn)壓芯片輸入電壓不確定的問(wèn)題，為多級(jí)igbt串/并聯(lián)的電源供電提供了有效安全的解決裝置。
附圖說(shuō)明
圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)框圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明：
下面結(jié)合試驗(yàn)例及具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。但不應(yīng)將此理解為本發(fā)明上述主題的范圍僅限于以下的實(shí)施例，凡基于本發(fā)明內(nèi)容所實(shí)現(xiàn)的技術(shù)均屬于本發(fā)明的范圍。
如圖1所示，本發(fā)明的包括殼體、光源、反光材料、透明玻璃、多個(gè)串/并聯(lián)的太陽(yáng)能電池板和電壓變換器模塊；其中，
所述光源、反光材料、透明玻璃、多個(gè)串/并聯(lián)的太陽(yáng)能電池板和電壓變換器模塊均設(shè)置在殼體中，所述光源布置在殼體的側(cè)壁上，反光材料涂覆或粘貼在殼體的內(nèi)壁上，透明玻璃設(shè)置在太陽(yáng)能電池板的表面，在光源所在側(cè)壁相對(duì)的另一側(cè)壁上設(shè)有對(duì)外接口與散熱孔，太陽(yáng)能電池板用于將光源發(fā)出的光能轉(zhuǎn)化為電能進(jìn)行存儲(chǔ)，太陽(yáng)能電池板發(fā)出的電經(jīng)電壓變換器模塊獲得驅(qū)動(dòng)電壓，從而為各級(jí)串/并聯(lián)igbt進(jìn)行穩(wěn)定的供電。
光源配合反光材料非接觸式地向太陽(yáng)能電池板充電，通過(guò)電壓變換器模塊進(jìn)行升壓；光源可采用1000w的碘鎢燈，將多排碘鎢燈平行布置于殼體內(nèi)壁一側(cè)，提供與太陽(yáng)光譜特性較為接近的光源。將多塊太陽(yáng)能電池板串/并聯(lián)，布置在碘鎢燈對(duì)面一側(cè)，使光源與太陽(yáng)能電池板平面垂直，同時(shí)光源與太陽(yáng)能電池板之間保持一定的距離，避免太陽(yáng)能電池板溫度過(guò)高降低光能轉(zhuǎn)換效率。
反光膜是采用玻璃珠技術(shù)和微棱鏡技術(shù)將由玻璃微珠形成的反射層和pvc、pu等高分子材料相結(jié)合而形成的一種新穎的反光材料，通過(guò)反光膜的反光、聚光作用提高太陽(yáng)能電池板轉(zhuǎn)換效率。
太陽(yáng)能電池板能將可見(jiàn)光的光能轉(zhuǎn)換為電能，在太陽(yáng)能電池板表面增設(shè)透明玻璃，可有效隔絕紅外線，避免太陽(yáng)能電池板板體的溫度升高。并于殼體中光源側(cè)相對(duì)立的一面增設(shè)對(duì)外接口與散熱孔。
為使太陽(yáng)能電池板產(chǎn)生的3v至5v的電壓升高，本發(fā)明采用的基于boost電路的dc-dc變換電路主要由pwm控制和推挽電路兩部分組成。太陽(yáng)能電池板輸出經(jīng)過(guò)濾波電路，通過(guò)抑制直流公共電源噪聲耦合，可除去串入電源的外來(lái)干擾噪聲。通過(guò)脈寬調(diào)制電路與推挽輸出單元，進(jìn)行整流濾波后實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的輸出。其中推挽輸出單元由逆變器（dc-ac）和高頻整流濾波電路（ac-dc）兩部分主電路及控制驅(qū)動(dòng)電路組成。
內(nèi)置光源非接觸地向太陽(yáng)能電池板充電，并通過(guò)電壓變換器模塊進(jìn)行升壓，利用反光材料、太陽(yáng)能電池板表面增設(shè)透明玻璃和增加散熱孔的方式提升太陽(yáng)能電池板轉(zhuǎn)換效率。該裝置具有低成本、高絕緣強(qiáng)度和靈活擴(kuò)展性的特點(diǎn)，避免了原有高壓端自取電帶來(lái)的儲(chǔ)能電容耐壓不足和降壓穩(wěn)壓芯片輸入電壓不確定的問(wèn)題，為多級(jí)igbt串/并聯(lián)的同步驅(qū)動(dòng)供電提供了安全有效的解決裝置。
下面舉一實(shí)施例。
首先建立一定大小的盒，內(nèi)置多排碘鎢燈平行布置于盒后側(cè)，盒后側(cè)與光源對(duì)立面放置太陽(yáng)能電池模塊，利用碘鎢燈模擬太陽(yáng)能給電池充電。盒的尺寸為長(zhǎng)度75厘米，寬度45厘米，高度130厘米。選擇1000w的碘鎢燈，全長(zhǎng)22.5厘米，內(nèi)置15排×20個(gè)的碘鎢燈于盒上方。太陽(yáng)能電池板尺寸為長(zhǎng)度30毫米，寬度25毫米，厚度3毫米，每排利用5個(gè)太陽(yáng)能電池板串/并聯(lián)，使得輸出電壓約為5v，輸出功率為500mw。
其次在盒內(nèi)貼滿反光膜，使碘鎢燈模擬的太陽(yáng)能可更高效的被太陽(yáng)能電池板所吸收。采用軟膜燈箱加厚橘皮紋反光膜，其采用了橘皮式的紋路表面，可以更加有效地反射光線，起到聚光的效果。
接著在太陽(yáng)能電池板表面增加一層透明玻璃，過(guò)濾紅外線從而降低太陽(yáng)能電池板板體的溫度。最后通過(guò)太陽(yáng)能電池板充放電輸出穩(wěn)定的電源，升壓電路采用sg3524脈寬調(diào)制控制集成電路。
以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，不能認(rèn)定本發(fā)明的具體實(shí)施只局限于這些說(shuō)明。對(duì)于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡(jiǎn)單推演或替代，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。