CN106655765B - 一种单输入双独立输出的升压电路及其逆变装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种单输入双独立输出的升压电路及其逆变装置，包括直流输入、第一独立升压单元和第二独立升压单元，所述第一独立升压单元和第二独立升压单元相互独立地提高所述单输入双独立输出的升压电路的直流输出。设置所述第一独立升压单元和第二独立升压单元，从而仅需要一个直流输入，即可升压产生两个独立的直流输出，并且这两个直流输出的数值可单独调整。可向外接负载提供两条直流输出母线，两条直流输出母线的初始电压可根据外接负载大小而调节，使得升压后的输出电压和外接负载的工作电压更为贴合，保证外接负载处于最佳工作状态，提高所述单输入双独立输出的升压电路的通用性，扩大使用范围。
Description
技术领域
本发明涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种单输入双独立输出的升压电路及其逆变装置。
背景技术
升压电路在各种电力电子设备中得到广泛应用，现有的升压电路主要包括开关管、电感和电容，当开关管导通时升压电路中的电感得以充电储能；当开关管关断时升压电路中的电感放电释能，并为升压电路中的电容充电，从而为与电容并联的外接负载提升电压。但现有的升压电路多为一个输入电压产生一个输出电压，若设备要求多个输出电压，则需要设置多个升压电路，使得投入成本提高，电路变复杂宂余。为解决这一问题，也出现了一些升压电路是一个输入电压产生多个输出电压的，但输出电压之间并不是相互独立控制的，从而不可单独调节每个输出电压的大小，使其应用受到限制，通用性差。
发明内容
本发明的目的在于提出一种仅需要一个直流输入，即可升压产生两个独立的直流输出，并且这两个直流输出可单独调整的单输入双独立输出的升压电路及其逆变装置。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种单输入双独立输出的升压电路，包括直流输入、第一独立升压单元和第二独立升压单元，所述第一独立升压单元的输入端和第二独立升压单元的输入端均与直流输入的正极电连接，所述第一独立升压单元的输出端和第二独立升压单元的输出端均与直流输入的负极电连接；
所述第一独立升压单元和第二独立升压单元相互独立地提高所述单输入双独立输出的升压电路的直流输出。
优选地，所述第一独立升压单元包括电感L1、二极管D1、D3、极性电容C1和开关管Q1，所述第二独立升压单元包括电感L2、二极管D2、D4、极性电容C2和开关管Q2；
所述电感L1的一端和开关管Q2的集电极均与直流输入的正极电连接，所述二极管D3的正极和开关管Q1的集电极均与电感L1的另一端电连接，所述二极管D3的负极和极性电容C1的正极电连接，所述开关管Q1的发射极和二极管D1的正极均与直流输入的负极电连接，所述二极管D1的负极和极性电容C1的负极均接地；
所述电感L2的一端和二极管D4的负极均与开关管Q2的发射极电连接，所述二极管D2的负极和开关管Q2的集电极电连接，所述极性电容C2的负极和二极管D4的正极电连接，所述电感L2的另一端和直流输入的负极电连接，所述二极管D2的正极和极性电容C2的正极均接地。
优选地，所述单输入双独立输出的升压电路的逆变装置，包括交流输入端口、整流模块、逆变模块和交流输出端口，还包括双独立输出模块，所述交流输入端口依次与整流模块、双独立输出模块、逆变模块和交流输出端口串联；
所述双独立输出模块包括所述单输入双独立输出的升压电路，所述整流模块的输出端作为所述单输入双独立输出的升压电路的直流输入；
所述第一独立升压单元的输出电压作为逆变模块的正母线电压，所述第二独立升压单元的输出电压作为逆变模块的负母线电压。
优选地，所述整流模块包括电感L3、L4、L5和晶闸管SCR1、SCR2、SCR3、SCR4、SCR5、SCR6，所述电感L3、L4、L5和晶闸管SCR1、SCR2、SCR3、SCR4、SCR5、SCR6构成三相桥式整流电路；
并且，所述晶闸管SCR1、SCR2、SCR3的阴极均与电感L1的一端电连接，所述晶闸管SCR4、SCR5、SCR6的阳极均与电感L2的另一端电连接。
优选地，所述逆变模块包括逆变器VT1、VT2、VT3，所述逆变器VT1、VT2、VT3均包括单相逆变电路；所述逆变器VT1、VT2、VT3的正向输入端均与极性电容C1的正极电连接，所述逆变器VT1、VT2、VT3的反向输入端均与极性电容C2的负极电连接。
优选地，还包括变压器、静态切换模块和联动开关S1、S2，所述联动开关S1的一端和交流输入端口电连接，所述联动开关S1的另一端和整流模块的输入端电连接，所述联动开关S2的一端和交流输出端口电连接；
所述变压器设置于逆变模块和静态切换模块之间，所述静态切换模块包括双向晶闸管V1、V2、V3、V4、V5、V6，所述双向晶闸管V1、V2的一端通过输入联动开关S2和交流输出端口的R2相端电连接，所述双向晶闸管V1的另一端通过输入联动开关S1和交流输入端口的R相端电连接，所述双向晶闸管V2的另一端和变压器的A相输出端电连接；
所述双向晶闸管V3、V4的一端通过输入联动开关S2和交流输出端口的S2相端电连接，所述双向晶闸管V3的另一端通过输入联动开关S1和交流输入端口的S相端电连接，所述双向晶闸管V4的另一端和变压器的B相输出端电连接；
所述双向晶闸管V5、V6的一端通过输入联动开关S2和交流输出端口的T2相端电连接，所述双向晶闸管V5的另一端通过输入联动开关S1和交流输入端口的T相端电连接，所述双向晶闸管V6的另一端和变压器的C相输出端电连接。
优选地，还包括直流输入端口和联动开关S3,所述直流输入端口的正极通过联动开关S3和电感L1的一端电连接，所述直流输入端口的负极通过联动开关S3和电感L2的另一端电连接。
所述单输入双独立输出的升压电路设置所述第一独立升压单元11和第二独立升压单元12，从而仅需要一个直流输入，即可升压产生两个独立的直流输出，并且这两个直流输出的数值可单独调整，使得升压后的输出电压和外接负载的工作电压更为贴合，保证外接负载处于最佳工作状态，提高所述单输入双独立输出的升压电路的通用性，扩大使用范围。
附图说明
附图对本发明做进一步说明，但附图中的内容不构成对本发明的任何限制。
图1是本发明其中一个实施例的单输入双独立输出的升压电路结构示意图；
图2是本发明其中一个实施例的第一独立升压单元储能原理图；
图3是本发明其中一个实施例的第一独立升压单元升压原理图；
图4是本发明其中一个实施例的第二独立升压单元储能原理图；
图5是本发明其中一个实施例的第二独立升压单元升压原理图；
图6是本发明其中一个实施例的逆变装置整体电路图；
图7是本发明其中一个实施例的整流模块电路图；
图8是本发明其中一个实施例的逆变模块电路图。
其中：第一独立升压单元11；第二独立升压单元12；电感L1、L2、L3、L4、L5；二极管D1、D3、D2、D4；极性电容C1、C2；开关管Q1、Q2；交流输入端口1；整流模块2；逆变模块4；交流输出端口7；晶闸管SCR1、SCR2、SCR3、SCR4、SCR5、SCR6；逆变器VT1、VT2、VT3；变压器5；静态切换模块6；联动开关S1、S2、S3；双向晶闸管V1、V2、V3、V4、V5、V6；直流输入端口8。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
本实施例的单输入双独立输出的升压电路，如图1所示，包括直流输入、第一独立升压单元11和第二独立升压单元12，所述第一独立升压单元11的输入端和第二独立升压单元12的输入端均与直流输入的正极电连接，所述第一独立升压单元11的输出端和第二独立升压单元12的输出端均与直流输入的负极电连接；所述第一独立升压单元11和第二独立升压单元12相互独立地提高所述单输入双独立输出的升压电路的直流输出。
所述单输入双独立输出的升压电路设置所述第一独立升压单元11和第二独立升压单元12，从而仅需要一个直流输入，即可升压产生两个独立的直流输出，并且这两个直流输出的数值可单独调整。所述第一独立升压单元11的直流输出为正，第二独立升压单元12的直流输出为负，从而可向外接负载提供正负两条直流输出母线，由于这两条直流输出母线的电压可单独控制，因此两条直流输出母线的初始电压可根据外接负载大小而调节，使得升压后的输出电压和外接负载的工作电压更为贴合，保证外接负载处于最佳工作状态，提高所述单输入双独立输出的升压电路的通用性，扩大使用范围。
优选地，如图1所示，所述第一独立升压单元11包括电感L1、二极管D1、D3、极性电容C1和开关管Q1，所述第二独立升压单元12包括电感L2、二极管D2、D4、极性电容C2和开关管Q2；
所述电感L1的一端和开关管Q2的集电极均与直流输入的正极电连接，所述二极管D3的正极和开关管Q1的集电极均与电感L1的另一端电连接，所述二极管D3的负极和极性电容C1的正极电连接，所述开关管Q1的发射极和二极管D1的正极均与直流输入的负极电连接，所述二极管D1的负极和极性电容C1的负极均接地；
所述电感L2的一端和二极管D4的负极均与开关管Q2的发射极电连接，所述二极管D2的负极和开关管Q2的集电极电连接，所述极性电容C2的负极和二极管D4的正极电连接，所述电感L2的另一端和直流输入的负极电连接，所述二极管D2的正极和极性电容C2的正极均接地。
所述单输入双独立输出的升压电路的工作原理为：当开关管Q1闭合时，所述直流输入、电感L1和开关管Q1形成储能回路，如图2所示，电流在电感L1中转化为磁能贮存；
当开关管Q1断开时，所述电感L1、二极管D3、极性电容C1和二极管D2形成升压回路，如图3所示，电感L1的磁能转化为电能，使极性电容C1的电压上升；
当开关管Q2闭合时，所述直流输入、开关管Q2和电感L2形成储能回路，如图4所示，电流在电感L2中转化为磁能贮存；
当开关管Q2断开时，所述电感L2、二极管D1、极性电容C2和二极管D4形成升压回路，如图5所示，电感L2的磁能转化为电能，使极性电容C2的电压上升。
所述极性电容C1的电压即为第一独立升压单元11的直流输出，所述极性电容C2的电压即为第二独立升压单元12的直流输出，所述极性电容C1的电压由所述开关管Q1单独控制，所述极性电容C2的电压由所述开关管Q2单独控制，所述开关管Q1的通断不影响开关管Q2的通断。
优选地，所述单输入双独立输出的升压电路的逆变装置，包括交流输入端口1、整流模块2、逆变模块4和交流输出端口7，如图6所示，还包括双独立输出模块3，所述交流输入端口1依次与整流模块2、双独立输出模块3、逆变模块4和交流输出端口7串联；
所述双独立输出模块3包括所述单输入双独立输出的升压电路，所述整流模块2的输出端作为所述单输入双独立输出的升压电路的直流输入；
所述第一独立升压单元11的输出电压作为逆变模块4的正母线电压，所述第二独立升压单元12的输出电压作为逆变模块4的负母线电压。
所述逆变装置在整流模块2和逆变模块4之间设置所述双独立输出模块3，所述双独立输出模块3包括所述单输入双独立输出的升压电路，所述单输入双独立输出的升压电路对整流模块2的输出电压进行升压，并将所述第一独立升压单元11的输出电压作为逆变模块4的正母线电压，所述第二独立升压单元12的输出电压作为逆变模块4的负母线电压。从而，所述逆变装置可为逆变模块4提供一正一负两个母线电压，并且所述正母线电压和负母线电压均可根据外接负载大小而进行调节，使得交流输出端口7的输出电压和外接负载的工作电压更为贴合，保证外接负载处于最佳工作状态，提高所述逆变装置的通用性，扩大使用范围。
优选地，如图7所示，所述整流模块2包括电感L3、L4、L5和晶闸管SCR1、SCR2、SCR3、SCR4、SCR5、SCR6，所述电感L3、L4、L5和晶闸管SCR1、SCR2、SCR3、SCR4、SCR5、SCR6构成三相桥式整流电路；并且，所述晶闸管SCR1、SCR2、SCR3的阴极均与电感L1的一端电连接，所述晶闸管SCR4、SCR5、SCR6的阳极均与电感L2的另一端电连接。
所述电感L3、L4、L5和晶闸管SCR1、SCR2、SCR3、SCR4、SCR5、SCR6构成三相桥式整流电路，将三相交流电转换成直流电，完成对市电的整流滤波处理。所述晶闸管SCR1、SCR2、SCR3的阴极均与电感L1的一端电连接，所述晶闸管SCR4、SCR5、SCR6的阳极均与电感L2的另一端电连接，从而所述整流模块2的输出电压作为所述单输入双独立输出的升压电路的直流输入。
优选地，如图8所示，所述逆变模块4包括逆变器VT1、VT2、VT3，所述逆变器VT1、VT2、VT3均包括单相逆变电路；所述逆变器VT1、VT2、VT3的正向输入端均与极性电容C1的正极电连接，所述逆变器VT1、VT2、VT3的反向输入端均与极性电容C2的负极电连接。所述逆变模块4将经单输入双独立输出的升压电路升压处理的直流电转换为交流电，逆变后交流电为正弦波形，无杂波，从而为外接负载提供优质电源。所述逆变器VT1、VT2、VT3均包括由四个IGBT管构成的单相逆变电路。
优选地，如图8所示，还包括变压器5、静态切换模块6和联动开关S1、S2，所述联动开关S1的一端和交流输入端口1电连接，所述联动开关S1的另一端和整流模块2的输入端电连接，所述联动开关S2的一端和交流输出端口7电连接；
所述变压器5设置于逆变模块4和静态切换模块6之间，所述静态切换模块6包括双向晶闸管V1、V2、V3、V4、V5、V6，所述双向晶闸管V1、V2的一端通过输入联动开关S2和交流输出端口7的R2相端电连接，所述双向晶闸管V1的另一端通过输入联动开关S1和交流输入端口1的R相端电连接，所述双向晶闸管V2的另一端和变压器5的A相输出端电连接；
所述双向晶闸管V3、V4的一端通过输入联动开关S2和交流输出端口7的S2相端电连接，所述双向晶闸管V3的另一端通过输入联动开关S1和交流输入端口1的S相端电连接，所述双向晶闸管V4的另一端和变压器5的B相输出端电连接；
所述双向晶闸管V5、V6的一端通过输入联动开关S2和交流输出端口7的T2相端电连接，所述双向晶闸管V5的另一端通过输入联动开关S1和交流输入端口1的T相端电连接，所述双向晶闸管V6的另一端和变压器5的C相输出端电连接。
所述逆变装置通过闭合联动开关S1接入市电，闭合联动开关S2向负载供电。所述逆变装置设置所述静态切换模块6，为单电源负载提供双母线供电：在逆变模块4正常时，驱动双向晶闸管VT2、VT4、VT6，关断双向晶闸管VT1、VT3、VT5，由逆变模块4向负载供电；在逆变模块4发生故障或市电恢复时，驱动双向晶闸管VT1、VT3、VT5，关断双向晶闸管VT2、VT4、VT6，市电由旁路向负载供电。所述静态切换模块6可实现逆变装置和市电，市电和市电等任意两路电源的不断电转换，保证为外接负载不间断供电，提高供电可靠性和稳定性。
优选地，还包括直流输入端口8和联动开关S3,如图7所示，所述直流输入端口8的正极通过联动开关S3和电感L1的一端电连接，所述直流输入端口8的负极通过联动开关S3和电感L2的另一端电连接。所述直流输入端口8通过联动开关S3向双独立输出模块3供电，所述直流输入端口8可与蓄电池连接，在市电异常或掉电时，闭合联动开关S3，由蓄电池向外接负载供电，从而起到备用作用，保证逆变装置不间断地向外接负载供电。
以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种单输入双独立输出的升压电路，其特征在于：包括直流输入、第一独立升压单元和第二独立升压单元，所述第一独立升压单元的输入端和第二独立升压单元的输入端均与直流输入的正极电连接，所述第一独立升压单元的输出端和第二独立升压单元的输出端均与直流输入的负极电连接；
所述第一独立升压单元和第二独立升压单元相互独立地提高所述单输入双独立输出的升压电路的直流输出；
所述第一独立升压单元包括电感L1、二极管D1、二极管D3、极性电容C1和开关管Q1，所述第二独立升压单元包括电感L2、二极管D2、二极管D4、极性电容C2和开关管Q2；
所述电感L1的一端和开关管Q2的集电极均与直流输入的正极电连接，所述二极管D3的正极和开关管Q1的集电极均与电感L1的另一端电连接，所述二极管D3的负极和极性电容C1的正极电连接，所述开关管Q1的发射极和二极管D1的正极均与直流输入的负极电连接，所述二极管D1的负极和极性电容C1的负极均接地；
所述电感L2的一端和二极管D4的负极均与开关管Q2的发射极电连接，所述二极管D2的负极和开关管Q2的集电极电连接，所述极性电容C2的负极和二极管D4的正极电连接，所述电感L2的另一端和直流输入的负极电连接，所述二极管D2的正极和极性电容C2的正极均接地。
2.具有根据权利要求1所述的单输入双独立输出的升压电路的逆变装置，包括交流输入端口、整流模块、逆变模块和交流输出端口，其特征在于：还包括双独立输出模块，所述交流输入端口依次与整流模块、双独立输出模块、逆变模块和交流输出端口串联；
所述双独立输出模块包括所述单输入双独立输出的升压电路，所述整流模块的输出端作为所述单输入双独立输出的升压电路的直流输入；
所述第一独立升压单元的输出电压作为逆变模块的正母线电压，所述第二独立升压单元的输出电压作为逆变模块的负母线电压。
3.根据权利要求2所述的逆变装置，其特征在于：所述整流模块包括电感L3、电感L4、电感L5、晶闸管SCR1、晶闸管SCR2、晶闸管SCR3、晶闸管SCR4、晶闸管SCR5和晶闸管SCR6，所述电感L3、电感L4、电感L5、晶闸管SCR1、晶闸管SCR2、晶闸管SCR3、晶闸管SCR4、晶闸管SCR5和晶闸管SCR6构成三相桥式整流电路；
并且，所述晶闸管SCR1、晶闸管SCR2、晶闸管SCR3的阴极均与电感L1的一端电连接，所述晶闸管SCR4、晶闸管SCR5、晶闸管SCR6的阳极均与电感L2的另一端电连接。
4.根据权利要求2所述的逆变装置，其特征在于：所述逆变模块包括逆变器VT1、逆变器VT2和逆变器VT3，所述逆变器VT1、逆变器VT2、逆变器VT3均包括单相逆变电路；所述逆变器VT1、逆变器VT2、逆变器VT3的正向输入端均与极性电容C1的正极电连接，所述逆变器VT1、逆变器VT2、逆变器VT3的反向输入端均与极性电容C2的负极电连接。
5.根据权利要求2所述的逆变装置，其特征在于：还包括变压器、静态切换模块、联动开关S1和联动开关S2，所述联动开关S1的一端和交流输入端口电连接，所述联动开关S1的另一端和整流模块的输入端电连接，所述联动开关S2的一端和交流输出端口电连接；
所述变压器设置于逆变模块和静态切换模块之间，所述静态切换模块包括双向晶闸管V1、双向晶闸管V2、双向晶闸管V3、双向晶闸管V4、双向晶闸管V5和双向晶闸管V6，所述双向晶闸管V1、双向晶闸管V2的一端通过联动开关S2和交流输出端口的R2相端电连接，所述双向晶闸管V1的另一端通过联动开关S1和交流输入端口的R相端电连接，所述双向晶闸管V2的另一端和变压器的A相输出端电连接；
所述双向晶闸管V3、双向晶闸管V4的一端通过联动开关S2和交流输出端口的S2相端电连接，所述双向晶闸管V3的另一端通过联动开关S1和交流输入端口的S相端电连接，所述双向晶闸管V4的另一端和变压器的B相输出端电连接；
所述双向晶闸管V5、双向晶闸管V6的一端通过联动开关S2和交流输出端口的T2相端电连接，所述双向晶闸管V5的另一端通过联动开关S1和交流输入端口的T相端电连接，所述双向晶闸管V6的另一端和变压器的C相输出端电连接。
6.根据权利要求2所述的逆变装置，其特征在于：还包括直流输入端口和联动开关S3,所述直流输入端口的正极通过联动开关S3和电感L1的一端电连接，所述直流输入端口的负极通过联动开关S3和电感L2的另一端电连接。
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