一种组合变换器的控制方法_2

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,此时的电容状态为:(I)中间电容C2暂时处于悬浮状态(2)寄生电容Cs2两端由于开关管S2的导通处于短接状态;达到稳态后中间电容C2由于电压不能突变暂时仍将为输出电容Co上的输出电压的50%,寄生电容CS1、Cs2的电压将被泄放降至O。
[0019]逆变电路工作过程为:将第一功率开关管M1、第二功率开关管M2、第三功率开关管M3、第四功率开关管M4、第五功率开关管M5、第六功率开关管M6构成的三相逆变器分为六个开关区域,在第一区域中,开关MJP M 5闭合,并且其它四个断开。在第二区域中,开关M
M6闭合,并且其它四个断开。在第三区域中,开关MJPM6闭合,并且其它四个断开。在第四区域中,开关MJPM4闭合,并且其它四个断开。在第五区域中,开关MjPM4闭合,并且其它四个断开。最后,在第六区域中,开关M#P M 5闭合,并且其它四个断开。
[0020]在第一、三、五开关区域时,第一开关A闭合,第二开关B关断;在第二、四、六开关区域时,第二开关B闭合,第一开关A关断。在第一、三、五开关区域时,输入电源驱动负载和给储能电容充电。在第二、四、六开关区域时,储能电容释放能量,驱动负载工作。如此可有效减少中间直流电源的使用频率,降低中间直流电源的能耗,提高系统的工作效率。
[0021]开关元件S可以为IGBT或者MOSFET,二极管为快恢复二极管或者肖特基二极管;
[0022]输入电源为可充电蓄电池、燃料电池、光伏电池或超级电容或其他新能源电源等;
[0023]本发明的控制方法通过控制开关元件S1、S2的导通和关断,实现升压功能的同时可使开关元件S1、S2集电极和发射极之间的电压降不超过输出电压的50%,大大降低了其电压应力,且相对于现有技术开关器件少,减小整体开关管的导通损耗和开关损耗,进一步减小了变换器的整体损耗,结构简单。通过降低升压电路的开关应力和逆变电路的直流电源能耗,实现整体组合变换器的高效、高可靠效果,其损耗低,功率密度高,可满足并网需求。
【附图说明】
[0024]图1:现有技术中的升压逆变并网变换器;
[0025]图2:本发明的具有低电压开关应力的升压电路和低损耗的逆变器构成的组合变换器结构示意图;
[0026]图3:本发明的具有低电压开关应力的升压电路第一阶段工作情况;
[0027]图4:本发明的具有低电压开关应力的升压电路第二阶段工作情况;
[0028]图5:本发明的具有低电压开关应力的升压电路第三阶段工作情况;
[0029]图6:本发明的具有低电压开关应力的升压电路第四阶段工作情况;
[0030]图7:本发明的具有低电压开关应力的升压电路第五阶段工作情况;
[0031]图8:本发明的具有低损耗的逆变器给储能电容充电示意图;
[0032]图9:本发明的具有低损耗的逆变器中储能电容放电示意图。
【具体实施方式】
[0033]结合附图2对本发明的结构作详细说明,变换器的具体连接关系为:输入电压Vin的正极连接电感L的一端和输入电容Cl的负端,电感L的另一端连接开关元件SI的集电极、二极管Dl的阳级,开关元件SI的发射极连接开关元件S2的集电极,开关元件S2的发射极连接输入电压Vin的负极,中间电容C2的一端连接二极管Dl的阴极,另一端连接开关元件SI的发射极,二极管D2的阳极连接二极管Dl的阴极,二极管D2的阴极连接输入电容Cl的正端,输出电容Co的一端连接二极管D2的阴极,输出电容Co的另一端连接输入电压Vin的负极,并在其两端产生输出电压Vout ;第一开关A的另一端连接第一二极管D3的阴极、第一功率开关管M1的一端、第二功率开关管M 2的一端、第三功率开关管M 3的一端,第二开关B的一端连接第二二极管D4的阳极、第四功率开关管M 4的一端、第五功率开关管M 5的一端、第六功率开关管16的一端,第一功率开关管M工的另一端、第二功率开关管M 2的另一端、第三功率开关管M3的另一端分别连接第四功率开关管M 4的另一端、第五功率开关管M 5的另一端、第六功率开关管M6的另一端,且各连接点连接三相负载,如三相交流电机、三相电网等,储能电容C的负极连接第二开关B的另一端,储能电容C的正极连接第一二极管的阳极D3和第二二极管的阴极D 4。升压电路和逆变器之间的连接关系为:输出电容Co的一端连接第一开关A的一端,输出电容Co的另一端连接储能电容C的负极
[0034]下面结合附图3-7对该升压电路的工作情况进行说明:
[0035]第一阶段,如附图3所示:开关元件S1、S2均导通,开关支路处于导通状态,电感电流込将流过开关元件S1、S2,电流从输入电压Vin的正极经过电感L流向输入电压Vin的负极;不经过二极管D1、D2,二极管支路处于断开状态;
[0036]第二阶段,如附图4所示:开关元件SI导通,开关元件S2关断,由于开关元件S2的关断,导致开关支路处于断开状态,电感电流将通过二极管Dl、D2流向输入电容Cl和输出电容Co,二极管支路处于导通状态,此时的电容状态为中间电容C2和寄生电容Cs2串联后与输出电容Co和二极管D2串联支路并联;达到稳态后中间电容C2和寄生电容Cs2各自的电压将为输出电容Co上的输出电压的50%。
[0037]第三阶段,如附图5所示:开关元件SI关断、开关元件S2关断,由于开关元件S1、S2的关断,导致开关支路仍处于断开状态,电感电流将继续通过二极管Dl、D2流向输入电容Cl和输出电容Co,二极管支路仍处于导通状态,此时的电容状态为(I)中间电容C2和寄生电容Cs2串联后与输出电容Co和二极管D2串联支路并联;(2)寄生电容Csi与中间电容C2和二极管Dl串联支路并联,达到稳态后中间电容C2和寄生电容Cs2各自的电压将为输出电容Co上的输出电压的50%,寄生电容Csi的电压为中间电容C2的电压,也为输出电容Co上的输出电压的50%。
[0038]第四阶段,如附图6所示:开关元件SI导通、开关元件S2关断,由于开关元件S2的关断,导致开关支路仍处于断开状态,假设该电路电流处于连续模式,电感电流将继续通过二极管D1、D2流向输入电容Cl和输出电容Co,二极管支路仍处于导通状态,此时的电容状态为:(1)中间电容C2和寄生电容Cs2串联后与输出电容Co和二极管D2串联支路并联,
(2)寄生电容Csi两端由于开关管SI的导通处于短接状态;达到稳态后中间电容C2和寄生电容Cs2各自的电压将为输出电容Co上的输出电压的50 %,寄生电容C 31的电压将被泄放降至O ;
[0039]第五阶段,如附图7所示:开关元件SI导通、开关元件S2导通,由于开关元件S1.S2的导通,导致开关支路回到导通状态,电感电流L将流过开关元件S1、S2,电流从输入电压Vin的正极经过电感L流向输入电压Vin的负极;由于二极管D1、D2承受反向压降,二极管支路将变为处于关断状态,此时的电容状态为:(I)中间电容C2暂时处于悬浮状态
(2)寄生电容Cs2两端由于开关管S2的导通处于短接状态;达到稳态后中间电容C2由于电压不能突变暂时仍将为输出电容Co上的输出电压的50%,寄生电容CS1、Cs2的电压将被泄放降至O ;
[0040]将上述阶段重复循环即为该升压电路的工作过程,在整个过程中,将开关元件S1、S2集电极和发射极之间的电压不超过输出电压的50 %,大大降低了其电压应力,且相对于现有技术开关器件少,减小整体开关管的导通损耗和开关损耗,进一步减小了变换器的整体损耗,结构简单,电路中无能量损耗元件,提高了变换器的工作效率。
[0041]下面结合附图8-9对该逆变电路的工作情况进行说明:
[0042]将第一功率开关管M1、第二功率开关管M2、第三功率开关管M3、第四功率开关管M4、第五功率开关管M5、第六功率开关管仏构成的三相逆变器分为六个开关区域,在第一区域中,开关MjPM5闭合,并且其它四个断开。在第二区域中,开关M JPM6闭合,并且其它四个断开。在第三区域中,开关MJPM6闭合,并且其它四个断开。在第四区域中,开关MJPM4闭合,并且其它四个断开。在第五区域中,开关MJPM4闭合,并且其它四个断开。最后,在第六区域中,开关M#P M 5闭合,并且其它四个断开。
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