CN104184313B - 带隔离变压器的升压式dc/dc电路的启动方法及装置 - Google Patents

带隔离变压器的升压式dc/dc电路的启动方法及装置 Download PDF

Info

Publication number
CN104184313B
CN104184313B CN201410436825.8A CN201410436825A CN104184313B CN 104184313 B CN104184313 B CN 104184313B CN 201410436825 A CN201410436825 A CN 201410436825A CN 104184313 B CN104184313 B CN 104184313B
Authority
CN
China
Prior art keywords
power tube
clamper
duration
power
lateral capacitance
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201410436825.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN104184313A (zh
Inventor
朱瑞林
宗艳玲
李跃超
薛丽英
周灵兵
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sungrow Power Supply Co Ltd
Original Assignee
Sungrow Power Supply Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sungrow Power Supply Co Ltd filed Critical Sungrow Power Supply Co Ltd
Priority to CN201410436825.8A priority Critical patent/CN104184313B/zh
Publication of CN104184313A publication Critical patent/CN104184313A/zh
Priority to EP15178714.0A priority patent/EP2991208A1/en
Priority to AU2015207921A priority patent/AU2015207921B2/en
Application granted granted Critical
Publication of CN104184313B publication Critical patent/CN104184313B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00Details of apparatus for conversion
    • H02M1/36Means for starting or stopping converters
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
    • H02M3/325Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/335Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/33569Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having several active switching elements
    • H02M3/33573Full-bridge at primary side of an isolation transformer
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
    • H02M3/325Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/335Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/33569Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having several active switching elements
    • H02M3/33576Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having several active switching elements having at least one active switching element at the secondary side of an isolation transformer
    • H02M3/33592Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having several active switching elements having at least one active switching element at the secondary side of an isolation transformer having a synchronous rectifier circuit or a synchronous freewheeling circuit at the secondary side of an isolation transformer
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B70/00Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
    • Y02B70/10Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes

Abstract

本发明公开带隔离变压器的升压式DC/DC电路的启动方法,通过控制位于输入侧的四个功率管的导通和关断,实现对输出侧电容的充电操作,在输出侧电容的电压达到电压阈值时即完成启动过程。本发明公开的启动方法,基于原有电路实现,无需对电路进行结构改进,并且由于未在电路中增加电阻等耗电元件,因此在启动过程中不会产生额外损耗。本发明还公开了带隔离变压器的升压式DC/DC电路的启动装置。

Description

带隔离变压器的升压式DC/DC电路的启动方法及装置
技术领域
本发明属于DC/DC电路控制技术领域,尤其涉及带隔离变压器的升压式DC/DC电路的启动方法及装置。
背景技术
在光伏及储能系统中,由于系统的输入电压较低,而输出电压较高,因此为了适应更宽的输入电压范围,常采用带隔离变压器的升压式DC/DC电路。带隔离变压器的升压式DC/DC电路的结构如图1所示,包括:变压器U1;位于低压侧的输入侧电容C1、输入电感L、钳位功率管Sc、钳位电容Cc、第一功率管S1、第二功率管S2、第三功率管S3和第四功率管S4;位于高压侧的第五功率管S5、第六功率管S6、第七功率管S7、第八功率管S8、输出侧电容C2、输出电感Lk和第三电容C3。
由于变压器U1为隔离式变压器,输入电压无法直接对输出侧电容C2充电,因此在电路正常工作之前要进行软启动,以便将输出侧电容C2的电压升至预设电压值。传统的启动方法是:采用反激式启动,或者在钳位电容Cc两端并联电阻启动。
但是,采用反激式启动需要在电路中设置额外的反激绕组及二极管,导致电路的成本及体积的增加。采用在钳位电容Cc两端并联电阻的方式,会增大电路的损耗。
发明内容
有鉴于此,本发明的目的在于提供一种带隔离变压器的升压式DC/DC电路的启动方法及装置,无需对带隔离变压器的升压式DC/DC电路进行结构改进就可以进行软启动,并且在启动过程中不会产生额外损耗。
为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:
一种带隔离变压器的升压式DC/DC电路的启动方法,所述升压式DC/DC电路包括输入电感、钳位功率管、输出侧电容、第一功率管、第二功率管、第三功率管和第四功率管,所述启动方法包括:对所述输出侧电容进行充电操作,直至所述输出侧电容的电压达到电压阈值;
其中,对所述输出侧电容进行充电操作的过程包括:
控制第一功率管对导通,为所述输出侧电容充电;
在所述第一功率管对的导通时间达到第一时长后,控制所述第一功率管对关断;
控制所述钳位功率管导通,以使得所述输入电感复位;
在所述钳位功率管的导通时间达到第二时长后,控制所述钳位功率管关断;
控制第二功率管对导通,为所述输出侧电容充电;
在所述第二功率管对的导通时间达到所述第一时长后,控制所述第二功率管对关断;
控制所述钳位功率管导通,以使得所述输入电感复位;
在所述钳位功率管的导通时间达到所述第二时长后,控制所述钳位功率管关断;
其中,所述第一功率管对和所述第二功率管对的导通时序相差半个开关周期。
优选的,所述第一功率管对包括所述第一功率管和所述第四功率管,所述第二功率管对包括所述第二功率管和所述第三功率管。
优选的,所述第一功率管对包括所述第二功率管和所述第三功率管,所述第二功率管对包括所述第一功率管和所述第四功率管。
优选的,所述第一时长小于0.25T,所述第二时长不大于0.5T与所述第一时长的差值;其中,T为所述第一功率管、第二功率管、第三功率管和第四功率管的开关周期。
优选的,在一个开关周期内,所述第一功率管对和所述钳位功率管在半个开关周期内交替导通,所述第二功率管对和所述钳位功率管在剩余半个开关周期内交替导通,所述第一时长小于0.5T且不小于0.25T,所述第二时长为0.5T与所述第一时长的差值;其中,T为所述第一功率管、第二功率管、第三功率管和第四功率管的开关周期。
优选的,所述电压阈值为所述带隔离变压器的升压式DC/DC电路的输入电压的N倍,其中N为所述隔离变压器的变比。
本发明还公开一种带隔离变压器的升压式DC/DC电路的启动装置,所述升压式DC/DC电路包括输入电感、钳位功率管、输出侧电容、第一功率管、第二功率管、第三功率管和第四功率管,所述启动装置包括:
控制装置,用于控制所述第一功率管、第二功率管、第三功率管和第四功率管的导通和关断,对所述输出侧电容进行充电操作;
处理装置,用于在所述输出侧电容的电压达到电压阈值时,确定完成启动过程,触发所述控制装置停止运行;
其中,所述控制装置包括:
第一控制单元,用于控制第一功率管对导通,为所述输出侧电容充电;
第二控制单元,用于在所述第一功率管对的导通时间达到第一时长后,控制所述第一功率管对关断;
第三控制单元,用于控制所述钳位功率管导通,以使得所述输入电感复位;
第四控制单元,用于在所述钳位功率管的导通时间达到第二时长后,控制所述钳位功率管关断;
第五控制单元,用于控制第二功率管对导通,为所述输出侧电容充电;
第六控制单元,用于在所述第二功率管对的导通时间达到所述第一时长后,控制所述第二功率管对关断;
第七控制单元,用于控制所述钳位功率管导通,以使得所述输入电感复位;
第八控制单元,用于在所述钳位功率管的导通时间达到所述第二时长后,控制所述钳位功率管关断;
其中,所述第一功率管对和所述第二功率管对的导通时序相差半个开关周期。
优选的,所述第一功率管对包括所述第一功率管和所述第四功率管,所述第二功率管对包括所述第二功率管和所述第三功率管。
优选的,所述第一功率管对包括所述第二功率管和所述第三功率管,所述第二功率管对包括所述第一功率管和所述第四功率管。
由此可见,本发明的有益效果为:本发明公开的带隔离变压器的升压式DC/DC电路的启动方法,通过控制位于输入侧的四个功率管的导通和关断,实现对输出侧电容的充电操作,在输出侧电容的电压达到电压阈值时即完成启动过程。本发明公开的启动方法,基于原有电路实现,无需对电路进行结构改进,并且由于未在电路中增加电阻等耗电元件,因此在启动过程中不会产生额外损耗。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为带隔离变压器的升压式DC/DC电路的电路图;
图2为本发明公开的对输出侧电容进行充电操作的流程图;
图3为本发明公开的一个信号时序图;
图4a至图4f为基于图3所示信号时序图对输出侧电容充电过程中电路处于工作模态1至工作模态6时的电流流向示意图;
图5为本发明公开的另一个信号时序图;
图6a至图6h为基于图5所示信号时序图对输出侧电容充电过程中电路处于工作模态1至工作模态8时的电流流向示意图;
图7为本发明公开的带隔离变压器的升压式DC/DC电路的启动装置的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
本发明公开带隔离变压器的升压式DC/DC电路的启动方法,其中带隔离变压器的升压式DC/DC电路的结构如图1所示,主要包括输入电感L、钳位功率管Sc、输出侧电容C2、第一功率管S1、第二功率管S2、第三功率管S3和第四功率管S4。本发明通过控制低压侧功率管(也就是第一功率管S1、第二功率管S2、第三功率管S3和第四功率管S4)的导通和关断,在原有电路基础上对输出侧电容C2进行充电,从而实现电路的软启动,并且在启动过程中不会产生额外损耗。
本发明公开的启动方法包括:对输出侧电容C2进行充电,直至输出侧电容C2的电压达到电压阈值。该电压阈值为带隔离变压器的升压式DC/DC电路的输入电压的N倍,N为隔离变压器的变比。其中,对输出侧电容C2充电的过程如图2所示,包括:
步骤S21:控制第一功率管对导通,为输出侧电容C2充电。
其中,第一功率管对包括第一功率管S1和第四功率管S4,或者第一功率管对包括第二功率管S2和第三功率管S3。
步骤S22:在第一功率管对的导通时间达到第一时长后,控制第一功率管对关断。
步骤S23:控制钳位功率管Sc导通,以使得输入电感L复位。
在控制第一功率管对关断后,位于输入侧的四个功率管都处于关断状态,电感电流经钳位功率管Sc给钳位电容Cc充电,输入电感L去磁,为了防止钳位电容Cc电压过高,控制钳位功率管Sc导通,电感电流可以反向流动。
步骤S24:在钳位功率管Sc的导通时间达到第二时长后,控制钳位功率管Sc关断。
步骤S25:控制第二功率管对导通,为输出侧电容C2充电。
其中,在第一功率管对包括第一功率管S1和第四功率管S4的情况下,第二功率管对包括第二功率管S2和第三功率管S3,在第一功率管对包括第二功率管S2和第三功率管S3的情况下,第二功率管对包括第一功率管S1和第四功率管S4。第二功率管对与第一功率管对的导通时序相差半个开关周期。
步骤S26:在第二功率管对的导通时间达到第一时长后,控制第二功率管对关断。
步骤S27:控制钳位功率管Sc导通,以使得输入电感L复位。
在控制第二功率管对关断后,位于输入侧的四个功率管都处于关断状态,电感电流经钳位功率管Sc给钳位电容Cc充电,输入电感L去磁,为了防止钳位电容Cc电压过高,控制钳位功率管Sc导通,电感电流可以反向流动。
步骤S28:在钳位功率管Sc的导通时间达到第二时长后,控制钳位功率管关断Sc。
实施中,在重复执行图2所示充电操作的过程中,检测输出侧电容C2的电压,当输出侧电容C2的电压达到电压阈值时,完成启动过程。
本发明公开的带隔离变压器的升压式DC/DC电路的启动方法,通过控制位于输入侧的四个功率管的导通和关断,实现对输出侧电容的充电操作,在输出侧电容的电压达到电压阈值时即完成启动过程。本发明公开的启动方法,基于原有电路实现,无需对电路进行结构改进,并且由于未在电路中增加电阻等耗电元件,因此在启动过程中不会产生额外损耗。
实施中,可以设置第一时长小于0.25T,设置第二时长不大于0.5T与第一时长的差值,其中,T为第一功率管S1、第二功率管S2、第三功率管S3和第四功率管S4的开关周期。
这里以第一时长为0.1T、第二时长为0.2T,且首先控制第一功率管S1和第四功率管S4导通为例,对本发明公开的启动方法进行说明。请参见图3所示的信号时序图,在图3中分别示出了加载于第一功率管S1和第四功率管S4的控制信号,加载于第二功率管S2和第三功率管S3的控制信号,加载于钳位功率管Sc的控制信号,以及流经输入电感L的电流信号Il。
在控制第一功率管S1和第四功率管S4导通后,电路进入工作模态1,此时电路中电流的流向如图4a所示,输入侧的电流流向为:输入电压V1的正极-输入电感L-第一功率管S1-变压器U1原边绕组的第一端-变压器U1原边绕组的第二端-第四功率管S4-输入电压V1的负极,输出侧的电流流向为:变压器U1副边绕组的第一端-第五功率管S5的体二极管-输出侧电容C2的第一端-输出侧电容C2的第二端-第八功率管S8的体二极管-输出电感Lk-第三电容C3-变压器U1副边绕组的第二端。
在第一功率管S1和第四功率管S4的导通时间达到0.1T后,控制第一功率管S1和第四功率管S4关断,此时位于输入侧的第一功率管S1、第二功率管S2、第三功率管S3和第四功率管S4均关断,电路进入工作模态二,如图4b所示,电感电流经过钳位功率管Sc的体二极管给钳位电容Cc充电,输入电感L去磁。为了防止钳位电容Cc的电压过高,在此阶段控制钳位功率管Sc导通,使得电感电流可以反向流动。这里需要说明的是,可以在控制第一功率管S1和第四功率管S4关断的同时,控制钳位功率管Sc导通,也可以如图3中所示,在控制第一功率管S1和第四功率管S4关断,并且钳位功率管Sc中的体二极管导通后,控制钳位功率管Sc导通。
在钳位功率管Sc的导通时间达到0.2T之后,控制钳位功率管Sc关断,电路进入工作模态3,此时电路中电流的流向如图4c所示,第一功率管S1的体二极管、第二功率管S2的体二极管、第三功率管S3的体二极管和第四功率管S4的体二极管为输入电感L提供续流路径,直至电感电流降至0。
在距离第一功率管S1和第四功率管S4的导通时刻达到半个开关周期后,控制第二功率管S2和第三功率管S3导通,电路进入工作模态4,此时电路中电流的流向如图4d所示,输入侧的电流流向为:输入电压V1的正极-输入电感L-第二功率管S2-变压器U1原边绕组的第二端-变压器U1原边绕组的第一端-第三功率管S3-输入电压V1的负极,输出侧的电流流向为:变压器U1副边绕组的第二端-第三电容C3-输出电感Lk-第六功率管S6的体二极管-输出侧电容C2的第一端-输出侧电容C2的第二端-第七功率管S7的体二极管-变压器U1副边绕组的第一端。
在第二功率管S2和第三功率管S3的导通时间达到0.1T后,控制第二功率管S2和第三功率管S3关断,此时位于输入侧的第一功率管S1、第二功率管S2、第三功率管S3和第四功率管S4均关断,电路进入工作模态五,如图4e所示,电感电流经过钳位功率管Sc的体二极管给钳位电容Cc充电,输入电感L去磁。为了防止钳位电容Cc的电压过高,在此阶段控制钳位功率管Sc导通,使得电感电流可以反向流动。这里需要说明的是,可以在控制第二功率管S2和第三功率管S3关断的同时,控制钳位功率管Sc导通,也可以如图3中所示,在控制第二功率管S2和第三功率管S3关断,并且钳位功率管Sc中的体二极管导通后,控制钳位功率管Sc导通。
在钳位功率管Sc的导通时间达到0.2T之后,控制钳位功率管Sc关断,电路进入工作模态6,此时电路中电流的流向如图4f所示,第一功率管S1的体二极管、第二功率管S2的体二极管、第三功率管S3的体二极管和第四功率管S4的体二极管为输入电感L提供续流路径,直至电感电流降至0。
如果输出侧电容C2的电压仍未达到电压阈值,则在距离第二功率管S2和第三功率管S3的导通时刻达到半个开关周期后,控制第一功率管S1和第四功率管S4导通,再次执行上述充电操作,直至输出电容C2的电压达到电压阈值。这里需要说明的是,当控制第一功率管S1和第四功率管S4导通,对输出侧电容C2进行充电后,如果输出侧电容C2的电压达到电压阈值,则完成启动过程,不再执行后续操作。
在本发明中,还可以设置:在一个开关周期内,第一功率管对和钳位功率管Sc在半个开关周期内交替导通,第二功率管对和钳位功率管Sc在剩余半个开关周期内交替导通。在这种情况下,设置第一时长小于0.5T且不小于0.25T,第二时长为0.5T与第一时长的差值,其中,T为第一功率管S1、第二功率管S2、第三功率管S3和第四功率管S4的开关周期。
这里以第一时长为0.25T、第二时长为0.25T,且首先控制第一功率管S1和第四功率管S4导通为例,对本发明公开的启动方法进行说明。请参见图5所示的信号时序图,在图5中分别示出了加载于第一功率管S1和第四功率管S4的控制信号,加载于第二功率管S2和第三功率管S3的控制信号,加载于钳位功率管Sc的控制信号,流经输入电感L的电流信号Il,以及流经输出电感Lk的电流信号Ilk。
工作模态1:第一功率管S1和第四功率管S4处于导通状态,电感电流方向为负,此时电感电流通过由第一功率管S1的体二极管、第二功率管S2的体二极管、第三功率管S3的体二极管和第四功率管S4的体二极管构成的续流回路,位于输出侧的第五功率管S5、第六功率管S6、第七功率管S7和第八功率管S8关断,不向输出侧电容C2充电,电流流向如图6a所示。
工作模态2:第一功率管S1和第四功率管S4继续导通,电感电流方向为正,此时电路中电流的流向如图6b所示,输入侧的电流流向为:输入电压V1的正极-输入电感L-第一功率管S1-变压器U1原边绕组的第一端-变压器U1原边绕组的第二端-第四功率管S4-输入电压V1的负极,输出侧的电流流向为:变压器U1副边绕组的第一端-第五功率管S5的体二极管-输出侧电容C2的第一端-输出侧电容C2的第二端-第八功率管S8的体二极管-输出电感Lk-第三电容C3-变压器U1副边绕组的第二端。
工作模态3:在第一功率管S1和第四功率管S4的导通时间达到0.25T后,控制第一功率管S1和第四功率管S4关断,同时控制钳位功率管Sc导通,此时位于输入侧的第一功率管S1、第二功率管S2、第三功率管S3和第四功率管S4均关断。电感电流为正,电感电流经过钳位功率管Sc的体二极管给钳位电容Cc充电,输入电感L去磁,电路中的电流流向如图6c所示。
工作模态4:钳位功率管Sc继续导通,电感电流为负,钳位电容Cc经钳位功率管Sc放电,防止钳位电容Cc的电压过高,电路中电流流向如图6d所示。
工作模态5:在钳位功率管Sc的导通时间达到0.25T后,控制钳位功率管Sc关断,同时控制第二功率管S2和第三功率管S3导通,电感电流方向为负,此时电感电流通过由第一功率管S1的体二极管、第二功率管S2的体二极管、第三功率管S3的体二极管和第四功率管S4的体二极管构成的续流回路,位于输出侧的第五功率管S5、第六功率管S6、第七功率管S7和第八功率管S8关断,不向输出侧电容C2充电,电流流向如图6e所示。
工作模态6:第二功率管S2和第三功率管S3继续导通,电感电流方向为正,此时电路中电流的流向如图6f所示,输入侧的电流流向为:输入电压V1的正极-输入电感L-第二功率管S2-变压器U1原边绕组的第二端-变压器U1原边绕组的第一端-第三功率管S3-输入电压V1的负极,输出侧的电流流向为:变压器U1副边绕组的第二端-第三电容C3-输出电感Lk-第六功率管S6的体二极管-输出侧电容C2的第一端-输出侧电容C2的第二端-第七功率管S7的体二极管-变压器U1副边绕组的第一端。
工作模态7:在第二功率管S2和第三功率管S3的导通时间达到0.25T后,控制第二功率管S2和第三功率管S3关断,同时控制钳位功率管Sc导通,此时位于输入侧的第一功率管S1、第二功率管S2、第三功率管S3和第四功率管S4均关断。电感电流为正,电感电流经过钳位功率管Sc的体二极管给钳位电容Cc充电,输入电感L去磁,电路中的电流流向如图6g所示。
工作模态8:钳位功率管Sc继续导通,电感电流为负,钳位电容Cc经钳位功率管Sc放电,防止钳位电容Cc的电压过高,电路中电流流向如图6h所示。
本发明上述公开了带隔离变压器的升压式DC/DC电路的启动方法,相应的本发明还公开带隔离变压器的升压式DC/DC电路的启动装置,其结构如图7所示。该启动装置包括:控制装置100和处理装置200。
其中,控制装置100用于控制第一功率管S1、第二功率管S2、第三功率管S3和第四功率管S4的导通和关断,对输出侧电容C2进行充电操作。控制装置100包括第一控制单元101、第二控制单元102、第三控制单元103、第四控制单元104、第五控制单元105、第六控制单元106、第七控制单元107和第八控制单元108。
第一控制单元101用于控制第一功率管对导通,为输出侧电容充电。其中,第一功率管对包括第一功率管和第四功率管,或者第一功率管对包括第二功率管和第三功率管。
第二控制单元102用于在第一功率管对的导通时间达到第一时长后,控制第一功率管对关断。
第三控制单元103用于控制钳位功率管导通,以使得输入电感复位。
第四控制单元104用于在钳位功率管的导通时间达到第二时长后,控制钳位功率管关断。
第五控制单元105用于控制第二功率管对导通,为输出侧电容充电。其中,在第一功率管对包括第一功率管和第四功率管的情况下,第二功率管对包括第二功率管和第三功率管,在第一功率管对包括第二功率管和第三功率管的情况下,第二功率管对包括第一功率管和第四功率管。第二功率管对与第一功率管对的导通时序相差半个开关周期。
第六控制单元106用于在第二功率管对的导通时间达到第一时长后,控制第二功率管对关断。
第七控制单元107用于控制钳位功率管导通,以使得输入电感复位。
第八控制单元108用于在钳位功率管的导通时间达到第二时长后,控制钳位功率管关断。
处理装置200用于在输出侧电容的电压达到电压阈值时,确定完成启动过程,触发控制装置100停止运行。
在控制装置100重复执行充电操作的过程中,处理装置200获取输出侧电容的电压值,当输出侧电容的电压值达到电压阈值时,确定完成启动过程,触发控制装置100停止运行。该电压阈值为带隔离变压器的升压式DC/DC电路的输入电压的N倍,其中N为隔离变压器的变比。
本发明公开的带隔离变压器的升压式DC/DC电路的启动装置,通过控制位于输入侧的四个功率管的导通和关断,实现对输出侧电容的充电操作,在输出侧电容的电压达到电压阈值时即完成启动过程。本发明公开的启动方法,基于原有电路实现,无需对电路进行结构改进,并且由于未在电路中增加电阻等耗电元件,因此在启动过程中不会产生额外损耗。
实施中,可以设置第一时长小于0.25T,设置第二时长不大于0.5T与第一时长的差值,其中,T为第一功率管S1、第二功率管S2、第三功率管S3和第四功率管S4的开关周期。
在本发明中,还可以设置:在一个开关周期内,第一功率管对和钳位功率管Sc在半个开关周期内交替导通,第二功率管对和钳位功率管Sc在剩余半个开关周期内交替导通。在这种情况下,设置第一时长小于0.5T且不小于0.25T,第二时长为0.5T与第一时长的差值,其中,T为第一功率管S1、第二功率管S2、第三功率管S3和第四功率管S4的开关周期。
最后,还需要说明的是,在本文中,诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处,各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言,由于其与实施例公开的方法相对应,所以描述的比较简单,相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明,使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的,本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下,在其它实施例中实现。因此,本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例,而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (5)

1.一种带隔离变压器的升压式DC/DC电路的启动方法,所述升压式DC/DC电路包括输入电感、钳位功率管、输出侧电容、第一功率管、第二功率管、第三功率管和第四功率管,其特征在于,所述启动方法包括:对所述输出侧电容进行充电操作,直至所述输出侧电容的电压达到电压阈值;
其中,对所述输出侧电容进行充电操作的过程包括:
控制第一功率管对导通,为所述输出侧电容充电;
在所述第一功率管对的导通时间达到第一时长后,控制所述第一功率管对关断;
控制所述钳位功率管导通,以使得所述输入电感复位;
在所述钳位功率管的导通时间达到第二时长后,控制所述钳位功率管关断;
控制第二功率管对导通,为所述输出侧电容充电;
在所述第二功率管对的导通时间达到所述第一时长后,控制所述第二功率管对关断;
控制所述钳位功率管导通,以使得所述输入电感复位;
在所述钳位功率管的导通时间达到所述第二时长后,控制所述钳位功率管关断;
其中,所述第一功率管对和所述第二功率管对的导通时序相差半个开关周期;所述第一功率管对包括所述第一功率管和所述第四功率管,所述第二功率管对包括所述第二功率管和所述第三功率管;或者,所述第一功率管对包括所述第二功率管和所述第三功率管,所述第二功率管对包括所述第一功率管和所述第四功率管。
2.根据权利要求1所述的启动方法,其特征在于,所述第一时长小于0.25T,所述第二时长不大于0.5T与所述第一时长的差值;其中,T为所述第一功率管、第二功率管、第三功率管和第四功率管的开关周期。
3.根据权利要求1所述的启动方法,其特征在于,在一个开关周期内,所述第一功率管对和所述钳位功率管在半个开关周期内交替导通,所述第二功率管对和所述钳位功率管在剩余半个开关周期内交替导通,所述第一时长小于0.5T且不小于0.25T,所述第二时长为0.5T与所述第一时长的差值;
其中,T为所述第一功率管、第二功率管、第三功率管和第四功率管的开关周期。
4.根据权利要求1所述的启动方法,其特征在于,所述电压阈值为所述带隔离变压器的升压式DC/DC电路的输入电压的N倍,其中N为所述隔离变压器的变比。
5.一种带隔离变压器的升压式DC/DC电路的启动装置,所述升压式DC/DC电路包括输入电感、钳位功率管、输出侧电容、第一功率管、第二功率管、第三功率管和第四功率管,其特征在于,所述启动装置包括:
控制装置,用于控制所述第一功率管、第二功率管、第三功率管和第四功率管的导通和关断,对所述输出侧电容进行充电操作;
处理装置,用于在所述输出侧电容的电压达到电压阈值时,确定完成启动过程,触发所述控制装置停止运行;
其中,所述控制装置包括:
第一控制单元,用于控制第一功率管对导通,为所述输出侧电容充电;
第二控制单元,用于在所述第一功率管对的导通时间达到第一时长后,控制所述第一功率管对关断;
第三控制单元,用于控制所述钳位功率管导通,以使得所述输入电感复位;
第四控制单元,用于在所述钳位功率管的导通时间达到第二时长后,控制所述钳位功率管关断;
第五控制单元,用于控制第二功率管对导通,为所述输出侧电容充电;
第六控制单元,用于在所述第二功率管对的导通时间达到所述第一时长后,控制所述第二功率管对关断;
第七控制单元,用于控制所述钳位功率管导通,以使得所述输入电感复位;
第八控制单元,用于在所述钳位功率管的导通时间达到所述第二时长后,控制所述钳位功率管关断;
其中,所述第一功率管对和所述第二功率管对的导通时序相差半个开关周期;所述第一功率管对包括所述第一功率管和所述第四功率管,所述第二功率管对包括所述第二功率管和所述第三功率管;或者,所述第一功率管对包括所述第二功率管和所述第三功率管,所述第二功率管对包括所述第一功率管和所述第四功率管。
CN201410436825.8A 2014-08-29 2014-08-29 带隔离变压器的升压式dc/dc电路的启动方法及装置 Active CN104184313B (zh)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410436825.8A CN104184313B (zh) 2014-08-29 2014-08-29 带隔离变压器的升压式dc/dc电路的启动方法及装置
EP15178714.0A EP2991208A1 (en) 2014-08-29 2015-07-28 Method for starting boost dc/dc circuits with isolating transformers and apparatus thereof
AU2015207921A AU2015207921B2 (en) 2014-08-29 2015-07-30 Method for starting boost DC/DC circuits with isolating transformers and apparatus thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410436825.8A CN104184313B (zh) 2014-08-29 2014-08-29 带隔离变压器的升压式dc/dc电路的启动方法及装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104184313A CN104184313A (zh) 2014-12-03
CN104184313B true CN104184313B (zh) 2017-04-19

Family

ID=51965134

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201410436825.8A Active CN104184313B (zh) 2014-08-29 2014-08-29 带隔离变压器的升压式dc/dc电路的启动方法及装置

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP2991208A1 (zh)
CN (1) CN104184313B (zh)
AU (1) AU2015207921B2 (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105939125B (zh) * 2016-07-06 2019-09-17 内江市凌辉电子科技有限公司 一种交流输入带功率因数校正的全桥单极变换器
CN108347174B (zh) * 2018-04-24 2023-11-24 福建星云电子股份有限公司 一种Boost全桥隔离型变换器及其复合有源箝位电路
US11804782B2 (en) 2022-01-28 2023-10-31 Analog Devices, Inc. Active-clamp current-fed push-pull converter for bidirectional power transfer

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101534061A (zh) * 2009-04-09 2009-09-16 福州大学 双隔离升压型多输入直流变换器
CN101728961A (zh) * 2009-12-09 2010-06-09 艾默生网络能源有限公司 一种ac/dc变换器
EP2393195A2 (en) * 2010-06-03 2011-12-07 Alenia Aeronautica S.P.A. DC-DC Converter and associated driving method
CN103532390A (zh) * 2012-07-03 2014-01-22 盈正豫顺电子股份有限公司 双向直流/直流转换器的控制方法
CN103580490A (zh) * 2012-06-27 2014-02-12 株式会社日立信息通信工程 Dc-dc转换器

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6898093B2 (en) * 2003-06-24 2005-05-24 Toshiba International Corporation Power conversion circuit with clamp and soft start
US8189351B2 (en) * 2007-02-23 2012-05-29 Astec International Limited Multi-input DC/DC converters with zero-current switching

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101534061A (zh) * 2009-04-09 2009-09-16 福州大学 双隔离升压型多输入直流变换器
CN101728961A (zh) * 2009-12-09 2010-06-09 艾默生网络能源有限公司 一种ac/dc变换器
EP2393195A2 (en) * 2010-06-03 2011-12-07 Alenia Aeronautica S.P.A. DC-DC Converter and associated driving method
CN103580490A (zh) * 2012-06-27 2014-02-12 株式会社日立信息通信工程 Dc-dc转换器
CN103532390A (zh) * 2012-07-03 2014-01-22 盈正豫顺电子股份有限公司 双向直流/直流转换器的控制方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN104184313A (zh) 2014-12-03
AU2015207921A1 (en) 2016-03-17
EP2991208A1 (en) 2016-03-02
AU2015207921B2 (en) 2016-08-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102946199B (zh) 直流隔离降压变换器及其母线电压检测电路
CN107650729B (zh) 新能源汽车的高压电器的预充电装置
CN105958823A (zh) 一种电流连续型高增益开关升压准z源变换器电路
CN105162324B (zh) 直流高压电源、高位取能装置及其供电方法
CN102142833A (zh) 可控硅触发电路
CN104184313B (zh) 带隔离变压器的升压式dc/dc电路的启动方法及装置
CN104852590B (zh) 一种新型三电平llc谐振变换器
GB2489262A (en) Testing apparatus for testing a switching valve in an HVDC power converter
CN104734485B (zh) 一种Boost全桥电路启动冲击电流谐振抑制方法
CN205847124U (zh) 一种开关电感型混合准z源逆变器
CN103236786B (zh) 一种均压电路及逆变器
CN202940733U (zh) 直流隔离降压变换器及其母线电压检测电路
CN202135057U (zh) 一种半桥三电平直流变换器
CN205356183U (zh) 电流源型三相逆变器拓扑结构
CN103401292A (zh) 一种储能电源的充电装置和充电方法
CN206673569U (zh) 开关电源的输出保护电路
CN204858982U (zh) 一种三电平llc谐振变换器
CN104167913B (zh) 一种软开关单相逆变器启动方法
CN105281575B (zh) 一种均压电路
CN108023471A (zh) 一种软上电系统、设备及其软上电方法
CN207535834U (zh) 一种电动汽车充电电路
CN110299837A (zh) 一种高压boost电路及其控制方法
CN109510485A (zh) 一种电源电路及其钳位电容的预充电控制方法
CN203504406U (zh) 双向直流/直流电压转换装置
CN108777544A (zh) 用于柔性直流输电的dc/dc变换器及其控制方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant