CN103580529A

CN103580529A - 一种能量双向流动的电路结构

Info

Publication number: CN103580529A
Application number: CN201210267972.8A
Authority: CN
Inventors: 方刚
Original assignee: JIANGSU GOODWE POWER SUPPLY TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: JIANGSU GOODWE POWER SUPPLY TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2012-07-31
Filing date: 2012-07-31
Publication date: 2014-02-12

Abstract

本发明公开了一种能量双向流动的电路结构，开关管部分由开关管和二极管并联组成，包括直流与直流交换部分、直流与交流变换部分和滤波部分组成，所述直流与直流交换部分与电源连接，并且还连接有第一电容，所述第一电容接地，所述直流与交流变换部分与所述第一电容连接，并且还与所述滤波部分连接，所述滤波部分与输出端连接。发明实现了能量正向流动时，可进行交流逆变，反向流动时可进行直流斩波，并达到较高的转换效率及电路设计灵活性。

Description

一种能量双向流动的电路结构

技术领域

本发明涉及电路拓扑领域，具体涉及一种能量双向流动的电路结构。

背景技术

现阶段常见的一种电路组合结构BOOST+Fullbridge，其因前一级BOOST的主二极管D1的单向导通性，只能实现DC/AC的能量变换，但无法实现AC/DC的变换，具有一定的使用局限性。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的以上问题，提供一种能量双向流动的电路结构，本发明实现了能量正向流动时，可进行交流逆变，反向流动时可进行直流斩波，并达到较高的转换效率及电路设计灵活性。

为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：

一种能量双向流动的电路结构，开关管部分由开关管和二极管并联组成，包括直流与直流交换部分、直流与交流变换部分和滤波部分组成，所述直流与直流交换部分与电源连接，并且还连接有第一电容，所述第一电容接地，所述直流与交流变换部分与所述第一电容连接，并且还与所述滤波部分连接，所述滤波部分与输出端连接。

进一步的，所述直流与直流交换部分由第三电感、第五开关管和第六开关管组成，所述第三电感的一段与电源正极连接，另一端与第五开关管和第六开关管连接，所述第五开关管与电源负极连接并接地，所述第六开关管与第一电容连接。

进一步的，所述直流与交流变换部分由第一开关管、第二开关管、第三开关管和第四开关管组成，所述第一开关管和所述第三开关管串联并且与所述第一电容并联，所述第二开关管和所述第四开关管串联并且与所述第一电容并联。

进一步的，所述滤波部分有第一电感、第二电感和第二电容组成，所述第一电感一端与A端连接，另一端与所述第二电容连接，所述第二电容与所述第二电感串联，所述第二电感与B端连接。

本发明的有益效果是:

1、可以实现DC/AC和AC/DC两种工作模式的灵活切换，提高了该电路拓扑的应用灵活性。

2、在AC/DC模式下，同样具备输入PFC功能，可以提高输入功率因数。

3、无论在DC/AC和AC/DC工作模式下，因未采用变压器隔离技术，其将具有很高的转换效率。

4、在逆变控制上和传统的控制方式没有本质区别，只是驱动的方式不同，没有增加系统的复杂度，而且也是容易实现的。

5、应用范围广泛，控制方式灵活，可应用于新能源等需要进行直流交流变换的场合。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本发明的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1整体结构示意图；

图2是本发明的电路示意图；

图3是本发明的开关管部分示意图；

图4是本发明的逆变器模式示意图；

图5是本发明的转换模式示意图。

图中标号说明：1、直流与直流交换部分，2、直流与交流变换部分，3、滤波部分，4、电源，5、开关管部分，C1、第一电容，C2、第二电容，L1、第一电感，L2、第二电感，L3、第三电感，D、二极管，Q、开关管，Q1、第一开关管，Q2、第二开关管，Q3、第三开关管，Q4、第四开关管，Q5、第五开关管，Q6、第六开关管，Vout、输出端。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例，来详细说明本发明。

参照图1至图3所示，一种能量双向流动的电路结构，开关管部分5由开关管Q和二极管D并联组成，其特征在于：包括直流与直流交换部分1、直流与交流变换部分2和滤波部分3组成，所述直流与直流交换部分1与电源4连接，并且还连接有第一电容C1，所述第一电容C1接地，所述直流与交流变换部分2与所述第一电容C1连接，并且还与所述滤波部分3连接，所述滤波部分3与输出端Vout连接。

进一步的，所述直流与直流交换部分1由第三电感L3、第五开关管Q5和第六开关管Q6组成，所述第三电感L3的一段与电源4正极连接，另一端与第五开关管Q5和第六开关管Q6连接，所述第五开关管Q5与电源4负极连接并接地，所述第六开关管Q6与第一电容C1连接。

进一步的，所述直流与交流变换部分2由第一开关管Q1、第二开关管Q2、第三开关管Q3和第四开关管Q4组成，所述第一开关管Q1和所述第三开关管Q3串联并且与所述第一电容C1并联，所述第二开关管Q2和所述第四开关管Q4串联并且与所述第一电容C1并联。

进一步的，所述滤波部分3有第一电感L1、第二电感L2和第二电容C2组成，所述第一电感L1一端与A端连接，另一端与所述第二电容C2连接，所述第二电容C2与所述第二电感L2串联，所述第二电感L2与B端连接。

本实施例的工作原理如下：

⑴ 工作原理分析：

① Inverter Mode：工作方式和传统的方式一样，只是前级升压利用Q5的Body diode或Q5额外并联的Diode作为BOOST主Diode，工作于BOOST模式，后级全桥逆变，工作于BUCK模式，实现能量从DC至AC的流动，如图4所示。

② Converter Mode：当能量反向流时，由AC至DC,则利用之前的后级变前级，使全桥工作于两路Boost PFC模式，实现交流输入功率因数校正，稳定直流母线（BUS）电压，实现第一级的AC至DC变换，同时之前的前级变成后级，并利用Q5和Q6的Body diode或Q6额外并联的Diode作为BUCK主Diode，形成BUCK电路，并工作于BUCK模式，实现后级的DC至DC降压变换，如图5所示。

⑵ 控制思路分析：

Inverter和Converter模式下，没有变换电路的拓扑结构，只是通过控制前级和后级是工作于BOOST还是BUCK模式下，即可实现能量的双向流动，和传统的双级电路组合BOOST+Fullbridge在系统控制及驱动分配上没有太大本质区别。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种能量双向流动的电路结构，开关管部分（5）由开关管（Q）和二极管（D）并联组成，其特征在于：包括直流与直流交换部分（1）、直流与交流变换部分（2）和滤波部分（3）组成，所述直流与直流交换部分（1）与电源（4）连接，并且还连接有第一电容（C1），所述第一电容（C1）接地，所述直流与交流变换部分（2）与所述第一电容（C1）连接，并且还与所述滤波部分（3）连接，所述滤波部分（3）与输出端（Vout）连接。

2.根据权利要求1所述的一种能量双向流动的电路结构，其特征在于：所述直流与直流交换部分（1）由第三电感（L3）、第五开关管（Q5）和第六开关管（Q6）组成，所述第三电感（L3）的一段与电源（4）正极连接，另一端与第五开关管（Q5）和第六开关管（Q6）连接，所述第五开关管（Q5）与电源（4）负极连接并接地，所述第六开关管（Q6）与第一电容（C1）连接。

3.根据权利要求1所述的一种能量双向流动的电路结构，其特征在于：所述直流与交流变换部分（2）由第一开关管（Q1）、第二开关管（Q2）、第三开关管（Q3）和第四开关管（Q4）组成，所述第一开关管（Q1）和所述第三开关管（Q3）串联并且与所述第一电容（C1）并联，所述第二开关管（Q2）和所述第四开关管（Q4）串联并且与所述第一电容（C1）并联。

4.根据权利要求1所述的一种能量双向流动的电路结构，其特征在于：所述滤波部分（3）有第一电感（L1）、第二电感（L2）和第二电容（C2）组成，所述第一电感（L1）一端与A端连接，另一端与所述第二电容（C2）连接，所述第二电容（C2）与所述第二电感（L2）串联，所述第二电感（L2）与B端连接。