[發明專利]一種數字直控式DC/DC變流電路及方法

無效

• 申請號: 201310094258.8
• 申請日: 2013-03-22
• 公開（公告）號: CN103199701A
• 公開（公告）日: 2013-07-10
• 發明（設計）人: 張英爭;盧誠;謝鴻齡;王瀟;聶俊飛
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: H02M3/155
• 分類號: H02M3/155
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種數字直控式DC/DC變流電路及方法，尤其是同時具有高效率、高可靠性和用數字直接控制的變流電路及方法，屬于電力電子變流技術領域。

背景技術

傳統的PWM(脈沖寬度調制)變流電路和方法存在以下問題：

1、存在開關損耗

形成開關損耗的原因是PWM功率開關器件在狀態轉換過程中流過的電流和端電壓不能同時為零，因此，其乘積即為該器件在本次轉換過程承受的開關損耗。在已有技術中，主要采用軟開關方式來解決開關損耗問題，但實踐結果表明，軟開關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，降低開關損耗的效果較好，而將其應用于輸出功率變化范圍很大的變流主回路(如三相變頻調速器的變流主回路)中時，效果不理想。

2、過負載或輸出短路時功率主開關器件易損壞

現有技術對過負載或輸出短路的情況，主要采用過流速斷方式來保護功率開關器件；但大量實踐經驗表明，這種保護方式并不可靠。原因是線路中存在分布電感，因而在功率開關器件快速關斷時，分布電感上會由于通過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后，作用于功率開關器件而導致功率開關器件直接被擊穿損壞。

3、不能用數字方式直接對功率主開關器件實施控制

現有技術中，對PWM的控制方式有固定頻率調脈寬方式、固定脈寬調頻率方式和調頻調寬結合方式三種，這些方式均并不能用數字方式直接控制，而必須先將數字編碼轉換為對應的脈寬后，才對功率主開關器件實施控制，這在本質上已經轉換為模擬控制方式。

發明內容

本發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載的數字直控式DC/DC變流電路及方法，采用電容作為系統能量流的計量媒介，以LC串聯方式完成系統全部能量的傳遞與合成，以離散能量脈沖編碼方式來決定單位時間內從電源輸送到負載的能量值，通過普通熔斷方式進行保護，解決現有技術容易燒毀主回路中功率開關器件、不能使用數字方式直接對功率主開關器件實施控制和開關損耗大的問題。

本發明的數字直控式DC/DC變流電路，包括直流電源、控制電路、權能量脈沖編碼橋組、濾波電容和負載；直流電源的正極與權能量脈沖編碼橋組的公共輸入端相連、負極接地并同時與濾波電容的負極和負載的下端相連，權能量脈沖編碼橋組的公共輸出端與濾波電容的正極和負載的上端相連；權能量脈沖編碼橋組由????????????????????????????????????????????????個結構相同的權能量斬波橋、、、…、組成，控制電路中的個權控制單元、……、的信號輸出端分別與權能量脈沖編碼橋組中的個權能量斬波橋中各個主可控硅的觸發極相連，權能量脈沖編碼橋組的公共輸入端與個權能量斬波橋的個電源輸入端、……、相連，權能量脈沖編碼橋組的公共輸出端與個權能量斬波橋的個電源輸出端、……、相連。

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

所述權能量脈沖編碼橋組的個結構相同的權能量斬波橋、、、…、中，編碼最低的權能量斬波橋的權計量電容的容量為1個基本單位；而編碼高于最低位的其它權能量斬波橋、、…、中，各權計量電容的容量分別為、、……、；即第個權能量斬波橋中的權計量電容的容量為，I=0，1，2，3，……n-1。

上述的權能量斬波橋中的數量根據實際需要確定。的取值越大，權能量脈沖編碼橋組3中所包含的個權能量斬波橋、、、…、能提供的權能量脈沖量化誤差就越小，其輸出的權能量脈沖精度就越高。