本发明涉及一种大功率直流电（DC/DC）的变换方法及其变换装置。 目前生产上所用的大功率直流电源大都是从交流电网整流后得到，其电压值与交流电源电压值之间有严格的比例关系而不能任意改变。要想获得任意的、电压可调的大功率直流电，目前可采用的方法有：可控整流、电动发电机组、交流调压整流、直流斩波变换等。这些方法的缺点是，有的所用装置体积大、机身重、价格高;有的则对电网有严重的干扰。
鉴于以上情况，本发明提出了一种大功率直流（DC/DC）变换方法及依据这一方法而得到的装置。其目的是为了方便地将一个大功率直流电源的电压转换为另一个电压、或具有某种外特性（如恒压、恒流等）的直流电源。
本发明的目的是这样实现的：
大功率直流电变换方法是这样实现的：用一逆阻型可控硅接通直流电源，经一电感器对一个电容器充电，当此电容器充电至最大值时此可控硅自行关断，因而将直流电源输出的一定量电能贮存在此电容器上，然后用另一可控硅，经另一电感器，将存贮在此电容器上地电能对负载和另一电容器放电，将从电源得来的电能转送给负载及贮存在与负载并联的另一电容器上，这样以一定的频率轮流控制电容器的充电与放电，就可实现直流电（DC/DC）变换并控制输出电压和电流的大小。
依据上述方法所发明的大功率直流（DC/DC）变换器是这样实现的：它包括一个由可控硅、电感器、电容器等组成的主电路和由比较器、方波振荡器、或门、与非门、微分电路、驱动器等组成的控制电路所构成。可控硅SCR1、电感器L1与电容器C1串联构成充电回路，同时电容器C1又与另一电感器L2、另一可控硅SCR2及负载连接，构成另一回路，在负载两端并有电容器C2，在电容器C1上可并联放电续流二极管D;控制电路中，比较器的输出经或门4接到振荡器5的使能端，振荡器的输出除经或门4返回其使能端外，一路经微分电路7和驱动器8产生信号S1，另一路经反相器6、微分电路9和驱动器10产生信号S2，两个信号都送往主电路2，控制主电路实现电荷转移。
图1是本发明所提出的大功率直流（DC/DC）变换方法及变换器原理框图;
图2是依据本发明所提出的正极性大功率直流电变换器（DC/DC）的主电路原理图;
图3是依据本发明所提出的正极性大功率直流变换器（DC/DC）只用一个电感器时的主电路原理图;
图4是依据本发明所提出的大功率直流电变换器的控制电路原理图;
图5是依据本发明所提出的负极性大功率直流电变换器的主电路原理图。
图中，1-直流电源，2-电荷转移电路（即主电路），3-电压比较器，4-或门，5-振荡器，6-反相器，7-微分电路，8-驱动器，9-微分电路，10-驱动器。
下面结合附图详细描述本发明所提出的大功率直流电变换器的具体结构及变换方法。
图1中的2是电荷转移电路，即本发明的主电路，它的一端与直流电源1连接，输入电压为U1，另一端输出电压U2供给负载，图1中除1和2外的其余部分为本发明的控制部分。电压比较器3的输出经或门4接到振荡器5的使能端;振荡器5的输出除经或门4返回其使能端外，一路经微分电路7和驱动器8产生信号S1，另一路经反相器6、微分电路9和驱动器10产生信号S2，所产生的信号S1和S2都送往电荷转移电路2，控制主电路实现电荷转移。
依据本发明所提出的直流电变换器的主电路基本结构如图2（或图3）所示，它由两个逆阻型可控硅SCR1和SCR2，两个（或一个）电感器L1和L2（或L），一个无极性电容器C1，一个电解电容器C2组成。可控硅SCR1、电感器L1和电容器C1构成一个充电回路，同时电容器C1与电感器L2，可控硅SCR2又构成另一回路。主电路的工作过程如下：用窄脉冲信号S1触发可控硅SCR1，使U1通过可控硅SCR1，电感器L1对电容器C1充电，这时可控硅SCR2是截止的，U1的电流不能流向输出端，所以在充电过程中从U1流出的电荷全部贮存在电容器C1上。由于电感器L1和电容器C1构成的充电回路中无耗能元件，其Q值很高，所以产生的充电过程是振荡性的，在充电的半周期时，电容器C1上的电压UC1达到最大值，充电电流降至零，可控硅SCR1由于受到反向电压的作用而自然关断。在SCR1关断后用信号S2触发可控硅SCR2，在充电时存贮在电容器C1上的电荷通过电感器L2流向负载，多余部分对电容器C2充电而转存在C2上，这就是电容器C1的放电过程，这个过程也是振荡性的，并在此振荡的半周期时放电电流降至零，可控硅SCR2自然关断。这样可控硅SCR1和SCR2先后轮流导通一次，就将电源U1的一定量能量转换到输出U2中，可控硅SCR1和SCR2轮流导通的频率F就决定了输出电压和电流的大小。输出电容器C2用以稳定输出电压和电流。
主电路（图2）中的可控硅SCR1与电感器L1的位置，可控硅SCR2与电感器L2的位置均可互换，不影响电路的性能。也可将两个电感器L1与L2合并成一个电感器L，与电容器C1串联，接在公共支路上（图3），这种电路可以节省一个电感器，但所用电感器的体积却需要增大，且对可控硅的关断性能有更高的要求。
图2中与电容器C1并联的续流二极管D也可以不用。在没有二极管D时，当电容器C1放电时会使C1反充电，而在放电完毕时使UC1为负值，这使电容器C1下一次充电时能充至更高的电压，即每次充电从U1获得更多的能量，在同一频率F时用较小的电容C1可得到同样的输出，不过这时电容器C1和可控硅SCR1的耐压也要增大。
图4是依据本发明所提出的直流电变换器的控制电路图，图中的运算放大器324作图1中的比较器3，比较器的基准端UB经1/150的分压与300V左右的输入电压U1相接，反馈端UF经1/75的分压与输出电压U2相连接，这样的接法可使输出电压U2始终保持在U1/2上。调节U1与UB或U2与UF的分压比，即可改变输出电压U2与输入电压U1的比值，如果基准UB保持恒定，而使UF与输出电压U2或输出电流I2成正比，则可得恒压或恒流特性的输出。图4中的555构成频率为600Hz的方波振荡器，其输出的上升沿经由244构成的微分电路微分后产生窄脉冲，加到驱动器8778的控制端，再经脉冲变压器隔离，产生开通SCR1的信息S1;振荡器输出的下降沿用以产生开通可控硅SCR2的信号S2，所以振荡器一次振荡就完成一定量电荷的转移。振荡器555的使能端经或门与比较器的输出连接，所以只有当输出电压U2小于预定值时才会使振荡器555产生振荡，把一定量的电能从输入转向输出。在变换器正常工作的条件下，电荷两次转移之间在电容器C2上存贮的能量可以维持输出电压或电流的波动在所允许的范围内。
换接可控硅SCR1、SCR2及二极管D的阴阳极，可构成输出为负电压的大功率直流（DC/DC）变换器。图5即为负电压输出的大功率直流变换器的主电路原理图。
本发明所提供的大功率直流变换方法，可以方便地将一个大功率直流电源的电压转换为另一电压，或转换为具有某种外特性的直流电源，如恒压，恒流等。用这种方法制成的大功率直流变换器，结构简单、元器件少、性能优良、效率高、重量轻、价格低，可以完全不用变压器、电抗器等笨重设备。