[發(fā)明專(zhuān)利]一種數(shù)字直控式DC/DC變流電路及方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310094195.6
• 申請(qǐng)日: 2013-03-22
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103151918A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-06-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張英爭(zhēng);盧誠(chéng);謝鴻齡;王瀟;聶俊飛
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 昆明理工大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H02M3/135
• 分類(lèi)號(hào): H02M3/135
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• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種數(shù)字直控式DC/DC變流電路及方法，尤其是同時(shí)具有高效率、高可靠性和用數(shù)字直接控制的變流電路及方法，屬于電力電子變流技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

傳統(tǒng)的PWM(脈沖寬度調(diào)制)變流電路和方法存在以下問(wèn)題：

1、存在開(kāi)關(guān)損耗

形成開(kāi)關(guān)損耗的原因是PWM功率開(kāi)關(guān)器件在狀態(tài)轉(zhuǎn)換過(guò)程中流過(guò)的電流和端電壓不能同時(shí)為零，因此，其乘積即為該器件在本次轉(zhuǎn)換過(guò)程承受的開(kāi)關(guān)損耗。在已有技術(shù)中，主要采用軟開(kāi)關(guān)方式來(lái)解決開(kāi)關(guān)損耗問(wèn)題，但實(shí)踐結(jié)果表明，軟開(kāi)關(guān)方式只有在輸出功率變化范圍不大的變流主回路中采用時(shí)，降低開(kāi)關(guān)損耗的效果較好，而將其應(yīng)用于輸出功率變化范圍很大的變流主回路(如三相變頻調(diào)速器的變流主回路)中時(shí)，效果不理想。

2、過(guò)負(fù)載或輸出短路時(shí)功率主開(kāi)關(guān)器件易損壞

現(xiàn)有技術(shù)對(duì)過(guò)負(fù)載或輸出短路的情況，主要采用過(guò)流速斷方式來(lái)保護(hù)功率開(kāi)關(guān)器件；但大量實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，這種保護(hù)方式并不可靠。原因是線路中存在分布電感，因而在功率開(kāi)關(guān)器件快速關(guān)斷時(shí)，分布電感上會(huì)由于通過(guò)的電流快速變化而形成極高尖峰電壓，該尖峰電壓與電源正向串聯(lián)后，作用于功率開(kāi)關(guān)器件而導(dǎo)致功率開(kāi)關(guān)器件直接被擊穿損壞。

3、不能用數(shù)字方式直接對(duì)功率主開(kāi)關(guān)器件實(shí)施控制

現(xiàn)有技術(shù)中，對(duì)PWM的控制方式有固定頻率調(diào)脈寬方式、固定脈寬調(diào)頻率方式和調(diào)頻調(diào)寬結(jié)合方式三種，這些方式均并不能用數(shù)字方式直接控制，而必須先將數(shù)字編碼轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的脈寬后，才對(duì)功率主開(kāi)關(guān)器件實(shí)施控制，這在本質(zhì)上已經(jīng)轉(zhuǎn)換為模擬控制方式。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種適用于高頻直流斬波電源及恒功率負(fù)載的數(shù)字直控式DC/DC變流電路及方法，采用電容作為系統(tǒng)能量流的計(jì)量媒介，以LC串聯(lián)方式完成系統(tǒng)全部能量的傳遞與合成，以離散能量脈沖編碼方式來(lái)決定單位時(shí)間內(nèi)從電源輸送到負(fù)載的能量值，通過(guò)普通熔斷方式進(jìn)行保護(hù)，解決現(xiàn)有技術(shù)容易燒毀主回路中功率開(kāi)關(guān)器件、不能使用數(shù)字方式直接對(duì)功率主開(kāi)關(guān)器件實(shí)施控制和開(kāi)關(guān)損耗大的問(wèn)題。

本發(fā)明的數(shù)字直控式DC/DC變流電路，包括直流電源、控制電路、權(quán)能量脈沖編碼橋組、濾波電容和負(fù)載；直流電源的正極與權(quán)能量脈沖編碼橋組的公共輸入端相連、負(fù)極接地并同時(shí)與濾波電容的負(fù)極和負(fù)載的下端相連，權(quán)能量脈沖編碼橋組的公共輸出端與濾波電容的正極和負(fù)載的上端相連；權(quán)能量脈沖編碼橋組由????????????????????????????????????????????????個(gè)結(jié)構(gòu)相同的權(quán)能量斬波橋、、、…、組成，控制電路中的個(gè)權(quán)控制單元、……、的信號(hào)輸出端分別與權(quán)能量脈沖編碼橋組中的個(gè)權(quán)能量斬波橋中各個(gè)主可控硅的觸發(fā)極相連，權(quán)能量脈沖編碼橋組的公共輸入端與個(gè)權(quán)能量斬波橋的個(gè)電源輸入端、……、相連，權(quán)能量脈沖編碼橋組的公共輸出端與個(gè)權(quán)能量斬波橋的個(gè)電源輸出端、……、相連。

????在上述的權(quán)能量脈沖編碼橋組中，每個(gè)權(quán)能量斬波橋包括四只主可控硅、、、，權(quán)計(jì)量電容，平波電抗器，續(xù)流二極管，輸出二極管和保險(xiǎn)管。第一主可控硅和第三主可控硅陽(yáng)極連接在一起，構(gòu)成該權(quán)能量斬波橋的電源輸入端；第一主可控硅的陰極、第二主可控硅的陽(yáng)極與權(quán)計(jì)量電容的上端相連，權(quán)計(jì)量電容的下端與第三主可控硅的陰極、第四主可控硅的陽(yáng)極相連，第二主可控硅、第四主可控硅的陰極與續(xù)流二極管的陰極、平波電抗器的左端相連；續(xù)流二極管的陽(yáng)極接地；平波電抗器的右端與輸出二極管的陽(yáng)極相連，輸出二極管的陰極與保險(xiǎn)管的左端相連，保險(xiǎn)管的右端為此權(quán)能量斬波橋的功率輸出端；四只主可控硅、、、的門(mén)極與控制電路中的權(quán)控制單元的四個(gè)信號(hào)輸出端相連；I=0，1，2，3，……n-1。

所述權(quán)能量脈沖編碼橋組的個(gè)結(jié)構(gòu)相同的權(quán)能量斬波橋、、、…、中，編碼最低的權(quán)能量斬波橋的權(quán)計(jì)量電容的容量為1個(gè)基本單位；而編碼高于最低位的其它權(quán)能量斬波橋、、…、中，各權(quán)計(jì)量電容的容量分別為、、……、；即第個(gè)權(quán)能量斬波橋中的權(quán)計(jì)量電容的容量為，I=0，1，2，3，……n-1。

上述的權(quán)能量斬波橋中的數(shù)量根據(jù)實(shí)際需要確定。的取值越大，權(quán)能量脈沖編碼橋組3中所包含的個(gè)權(quán)能量斬波橋、、、…、能提供的權(quán)能量脈沖量化誤差就越小，其輸出的權(quán)能量脈沖精度就越高。