CN114301293A - 一种双向能量流动的升降压多功能对称电路 - Google Patents
一种双向能量流动的升降压多功能对称电路 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114301293A CN114301293A CN202111667505.XA CN202111667505A CN114301293A CN 114301293 A CN114301293 A CN 114301293A CN 202111667505 A CN202111667505 A CN 202111667505A CN 114301293 A CN114301293 A CN 114301293A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- current
- energy flow
- switches
- positive
- working condition
- 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.)
- Granted
Links
- 230000002457 bidirectional effect Effects 0.000 title claims abstract description 36
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims abstract description 12
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims abstract description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 60
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 claims description 18
- 230000005669 field effect Effects 0.000 claims description 6
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 claims description 6
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 19
- JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N Gallium nitride Chemical compound [Ga]#N JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000011160 research Methods 0.000 description 3
- 238000009795 derivation Methods 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910002601 GaN Inorganic materials 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
Images
Abstract
本发明公开了一种双向能量流动的升降压多功能对称电路，所述电路拓扑由向开关Q1~Q6以及电感L采用桥式结构构成基本电路拓扑，必要时分别在输入侧U1加入C1、输出侧U2加入C2进行滤波。开关Q1、Q3组成一个桥臂AC，开关Q1、Q3的中点为B；开关Q2、Q4组成另一个桥臂DG，开关Q2、Q4中点为E；开关Q5连接在Q1、Q2之间AD，开关Q6连接在Q3、Q4之间CG；电感L在B、E之间；由此构成本发明的基本拓扑，必要时在输入侧U1加入电容C1、输出侧U2加入电容C2。本发明具有多功能特性，具备高度灵活性与实用价值，可用于电力电子组件单元也可以用于仪表类多功能电源、电子负载或其它各类多功能应用场合，具有广阔的工业市场价值。
Description
技术领域
本发明涉及电力电子技术领域，尤其是涉及一种双向能量流动的升降压多功能对称电路。
背景技术
电力电子技术应用极为广泛，对于各类应用往往都需要特殊电路，而对于希望模块化以电力电子组件(Power Electronics Building Block-PEBB)应用而言并不有利。对于采用电力电子组件或以其为基本单元构造积木结构的应用而言，如采用单一电路以解决多种应用则极为便捷。一般而言，各类直流-直流变换(DC-DC)、直流-交流变换(DC-AC)、交流-直流变换(AC-DC)、交流-交流变换(AC-AC)各类应用不论是否双向能量流动均有大量不同的拓扑结构。
目前直流-直流DC-DC双向能量流动研究较多，如沈超,赵世伟，“多输入双向全桥DC-DC变换器及其能量管理策略研究”，电工电能新技术,2020,39(06):34-41。也有人研究双向AC-AC变换器，如廖建文,张娅,梅容芳,彭永杰.“基于开关电容的三相双向AC-AC变换器设计”，电子器件,2017,40(02):476-480。然而对于多功能型电路研究相对较少，特别是用于构造电力电子组件单元(Power Electronics Building Block-PEBB)的多功能电路。
发明内容
本发明的目的是在于提供一种双向能量流动的升降压多功能对称电路，具备双向能量流动能力且具备正反压输出及升降压输出能力，可用于多种变换包括直流-直流变换(DC-DC)、直流-交流变换(DC-AC)、交流-直流变换(AC-DC)、交流-交流变换(AC-AC)。
本发明的目的是这样实现的：
一种双向能量流动的升降压多功能对称电路，特征是：由开关Q1～Q6以及电感L采用桥式结构构成基本电路拓扑，开关Q1、Q3组成一个桥臂AC，开关Q1、Q3的中点为B；开关Q2、Q4组成另一个桥臂DG，开关Q2、Q4中点为E；开关Q5连接在Q1、Q2之间的AD之间，开关Q6连接在Q3、Q4之间的CG之间；电感L在B、E之间；由此构成本发明的基本拓扑。
必要时分别在输入侧U1加入电容C1、输出侧U2加入电容C2进行滤波。
本发明电路拓扑为对称电路，能量双向流动时对称法则：U1与U2、电容C1与C2、开关Q1与Q2、开关Q3与Q4对称，电感L、开关Q5、Q6自对称。
所述一种双向能量流动的升降压多功能对称电路可以完成直流-直流变换(DC-DC)、直流-交流变换(DC-AC)、交流-直流变换(AC-DC)、交流-交流变换(AC-AC)等四类双向升降压与正反压功率变换，其中直流-交流变换(DC-AC)与交流-交流变换(AC-AC)可以实现变频输出。
本发明有双向能量流动能力，包括正向能量流动输入侧U1→输出侧U2，反向能量流动输出侧U2→输入侧U1两种方式，两种能量流动方式根据输入侧U1与输出侧U2的极性、电感电流i方向各有八类基本工况。
本发明正向能量流动输入侧U1→输出侧U2时一共有八类基本工况且每种工况均有(a)、(b)两类子工况，其中子工况(a)能量输入，子工况(b)续流；反向能量流动亦然。
其中，正向能量流动八类基本工况：
工况1为U1为正，U2为正，电感电流i从B→E为正向电流，正向输出；
工况2为U1为正，U2为正，电感电流i从E→B为反向电流，正向输出；
工况3为U1为负，U2为正，电感电流i从B→E为正向电流，反向输出；
工况4为U1为负，U2为正，电感电流i从E→B为反向电流，反向输出；
工况5为U1为正，U2为负，电感电流i从B→E为正向电流，反向输出；
工况6为U1为正，U2为负，电感电流i从E→B为反向电流，反向输出；
工况7为U1为负，U2为负，电感电流i从B→E为正向电流，正向输出；
工况8为U1为负，U2为负，电感电流i从E→B为反向电流，正向输出。
反向能量流动也有八类基本工况，与之类同，专业人员可利用对称性进行分析，不再赘述。
所述正向能量流动八类基本工况如表1所示。
表1正向能量流动的八类基本工况
正反向能量流动的各自八类基本工况均可工作于电流连续或断续模式且正反向能量流动的各自八类基本工况均具备升降压能力。
不同工况中Q1～Q6开关状态如表2所示。
表2正向能量流动不同工况中Q1～Q6开关状态
| Q1 | Q2 | Q3 | Q4 | Q5 | Q6 | |
| 工况1-(a) | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 |
| 工况1-(b) | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 |
| 工况2-(a) | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 | 0 |
| 工况2-(b) | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 |
| 工况3-(a) | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 | 0 |
| 工况3-(b) | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 |
| 工况4-(a) | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 |
| 工况4-(b) | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 |
| 工况5-(a) | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 |
| 工况5-(b) | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 |
| 工况6-(a) | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 | 0 |
| 工况6-(b) | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 |
| 工况7-(a) | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 | 0 |
| 工况7-(b) | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 |
| 工况8-(a) | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 |
| 工况8-(b) | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 |
表2中“1”表示对应开关闭合，“0”表示对应开关断开。各种变换类型工况组合如表3所示。
表3正向能量流动时各类功率变换工况组合
通过正向能量流动时八类基本工况或适当组合工况可以完成变换直流-直流变换(DC-DC)、直流-交流变换(DC-AC)、交流-直流变换(AC-DC)、交流-交流变换(AC-AC)等四类双向升降压与正反压功率变换；反向能量流动亦然。
反向能量流动输出侧U2→输入侧U1也有八类基本工况且每种工况均有(a)、(b)两类子工况，其与正向能量流动方式类似，相关技术人员根据前述思想可以进行分析与设计，不再详述。
本发明的有益效果是，本发明采用单个电路可以完成双向直流-直流变换(DC-DC)、双向直流-交流变换(DC-AC)、双向交流-直流变换(AC-DC)、双向交流-交流变换(AC-AC)等4类双向升降压与正反压功率变换，且具备升降压能力，利于构造模块化功率变换电路以应对各种不同功率应用场合需求，具备极高的灵活性与实用性，有效扩大应用范围，为构造电力电子组件单元及类似应用提供支持。解决了多种变换类型且能实现双向能量流动的同时兼具升降压与正反压输出能力的多功能电路问题。本发明电路拓扑结构简洁、实用，解决了各类复杂条件下的多功能应用问题。本发明具有多功能特性，具备高度灵活性与实用价值，可用于电力电子组件单元(Power Electronics Building Block-PEBB)，可用于电力电子组件单元也可以用于仪表类多功能电源、电子负载或其它各类多功能应用场合，具有广阔的工业市场价值。
附图说明
图1为本发明的拓扑图；
图2为正向能量流动时工况1：U1为正，U2为正，正向电流(B→E)工作原理图；
图3为正向能量流动时工况2：U1为正，U2为正，反向电流(E→B)工作原理图；
图4为正向能量流动时工况3：U1为负，U2为正，正向电流(B→E)工作原理图；
图5为正向能量流动时工况4：U1为负，U2为正，反向电流(E→B)工作原理图；
图6为正向能量流动时工况5：U1为正，U2为负，正向电流(B→E)工作原理图；
图7为正向能量流动时工况6：U1为正，U2为负，反向电流(E→B)工作原理图；
图8为正向能量流动时工况7：U1为负，U2为负，正向电流(B→E)工作原理图；
图9为正向能量流动时工况8：U1为负，U2为负，反向电流(E→B)工作原理图；
图10为采用基于MOSFET双向开关构造的一种双向能量流动的升降压多功能对称电路图。
具体实施方式
下面结合实施例并对照附图对本发明作进一步详细说明。
图1为本发明一种双向能量流动的升降压多功能对称电路拓扑图。
本发明一种双向能量流动的升降压多功能对称电路拓扑，由开关Q1～Q6以及电感L采用桥式结构构成基本电路拓扑，开关Q1、Q3组成一个桥臂AC，开关Q1、Q3的中点为B；开关Q2、Q4组成另一个桥臂DG，开关Q2、Q4中点为E；开关Q5连接在Q1、Q2之间的AD之间，开关Q6连接在Q3、Q4之间的CG之间；电感L在B、E之间；由此构成本发明的基本拓扑。
必要时分别在输入侧U1加入电容C1、输出侧U2加入电容C2进行滤波。
图2为正向能量流动时工况1：U1为正，U2为正，正向电流(B→E)工作原理图。
本实施例正向能量流动时工况1包括两个子工况：工况1-(a)、工况1-(b)。
工况1-(a)开关Q1、Q4、Q6导通，其它开关均断开，导通时间为dT，T为周期；电流路径：U1(A)→Q1→L→Q4→Q6→U1(C)，能量从输入侧U1注入，此时电感L电压uL＝uBE＝U1。
工况1-(b)开关Q2、Q3、Q6导通，其它开关均断开，时间为(1-d)T，d为占空比，T为周期；电流路径：L(E)→Q2→U2→Q6→Q3→L(B)，工作于续流模式，此时电感L电压uL＝uBE＝-U2。
为说明电路拓扑具有升降压能力给出推导过程，根据伏秒平衡原理可知：
U1*dT＝-U2*(1-d)T，即|U2|＝|U1|*d/(1-d)，即d<0.5时，|U2|<|U1|，d＝0.5时，|U2|＝|U1|，d>0.5时，|U2|>|U1|，电路具备升降压能力。正向能量流动八类基本工况推导过程类同，不再赘述。根据对称性，反向能量流动八类基本工况均具备升降压能力。正反向能量流动的各自八类基本工况均可工作于电流连续或断续模式且正反向能量流动的各自八类基本工况均具备升降压能力。
图3为正向能量流动时工况2：U1为正，U2为正，反向电流(E→B)工作原理图。
本实施例正向能量流动时工况2为U1为正，U2为正，反向电流(E→B)，包括两个子工况：工况2-(a)、工况2-(b)。
工况2-(a)开关Q2、Q3、Q5导通，其它开关均断开，导通时间为dT，d为占空比，T为周期；电流路径：U1(A)→Q5→Q2→L→Q3→U1(C)，能量从输入侧U1注入，此时电感L电压uL＝uBE＝-U1。
工况2-(b)开关Q1、Q4、Q5导通，其它开关均断开，时间为(1-d)T，T为周期；电流路径：L(B)→Q1→Q5→U2→Q4→L(E)，工作于续流模式，此时电感L电压uL＝uBE＝U2。
图4为正向能量流动时工况3：U1为负，U2为正，正向电流(B→E)工作原理图。
本实施例工况3为U1为负，U2为正，正向电流(B→E)，包括两个子工况：工况3-(a)、工况3-(b)。
工况3-(a)开关Q2、Q3、Q5导通，其它开关均断开，导通时间为dT，d为占空比，T为周期；电流路径：U1(C)→Q3→L→Q2→Q5→U1(A)；能量从输入侧U1注入，此时电感L电压uL＝uBE＝-U1。
工况3-(b)开关Q2、Q3、Q6导通，其它开关均断开，时间为(1-d)T，T为周期；电流路径：L(E)→Q2→C2→Q6→Q3→L(B)；工作于续流模式，此时电感L电压uL＝uBE＝-U2。
图5为正向能量流动时工况4：U1为负，U2为正，反向电流(E→B)工作原理图。
本实施例正向能量流动时工况4为U1为负，U2为正，反向电流(E→B)，包括两个子工况：工况4-(a)、工况4-(b)。
工况4-(a)开关Q1、Q4、Q6导通，其它开关均断开，导通时间为dT，d为占空比，T为周期；电流路径：U1(C)→Q6→Q4→L→Q1→U1(A)；能量从输入侧U1注入，此时电感L电压uL＝uBE＝-U1。
工况4-(b)开关Q2、Q3、Q6导通，其它开关均断开，时间为(1-d)T，T为周期；电流路径：L(B)→Q1→Q5→U2→Q4→L(E)；工作于续流模式，此时电感L电压uL＝uBE＝-U2。
图6为正向能量流动时工况5：U1为正，U2为负，正向电流(B→E)工作原理图。
本实施例正向能量流动时工况5为U1为正，U2为负，正向电流(B→E)，包括两个子工况：工况5-(a)、工况5-(b)。
工况5-(a)开关Q1、Q4、Q6导通，其它开关均断开，导通时间为dT，d为占空比，T为周期；电流路径：U1(A)→Q1→L→Q4→Q6→U1(C)；能量从输入侧U1注入，此时电感L电压uL＝uBE＝U1。
工况5-(b)开关Q1、Q4、Q5导通，其它开关均断开，时间为(1-d)T，T为周期；电流路径：L(E)→Q1→Q5→U2→Q4→L(B)；工作于续流模式，此时电感L电压uL＝uBE＝U2。
图7为正向能量流动时工况6：U1为正，U2为负，反向电流(E→B)工作原理图。
本实施例正向能量流动时工况6为U1为正，U2为负，反向电流(E→B)，包括两个子工况：工况6-(a)、工况6-(b)。
工况6-(a)开关Q2、Q3、Q5导通，其它开关均断开，导通时间为dT，d为占空比，T为周期；电流路径：U1(A)→Q5→Q2→L→Q3→U1(C)；能量从输入侧U1注入，此时电感L电压uL＝uBE＝U1。
工况6-(b)开关Q2、Q3、Q6导通，其它开关均断开，时间为(1-d)T，T为周期；电流路径：L(B)→Q3→Q6→U2→Q2→L(E)；工作于续流模式，此时电感L电压uL＝uBE＝U2。
图8为正向能量流动时工况7：U1为负，U2为负，正向电流(B→E)工作原理图。
本实施例正向能量流动时工况7为U1为负，U2为负，正向电流(B→E)，包括两个子工况：工况7-(a)、工况7-(b)。
工况7-(a)开关Q2、Q3、Q5导通，其它开关均断开，导通时间为dT，d为占空比，T为周期；电流路径：U1(C)→Q3→L→Q2→Q5→U1(A)；能量从输入侧U1注入，此时电感L电压uL＝uBE＝-U1。
工况7-(b)开关Q1、Q4、Q5导通，其它开关均断开，时间为(1-d)T，T为周期；电流路径：L(E)→Q4→C→Q5→Q1→L(B)；工作于续流模式，此时电感L电压uL＝uBE＝-U2。
图9为正向能量流动时工况8：U1为负，U2为负，反向电流(E→B)工作原理图。
本实施例正向能量流动时工况8为U1为负，U2为负，反向电流(E→B)，包括两个子工况：工况8-(a)、工况8-(b)。
工况8-(a)开关Q2、Q3、Q5导通，其它开关均断开，导通时间为dT，d为占空比，T为周期；电流路径：U1(C)→Q3→L→Q2→Q5→U1(A)；能量从输入侧U1注入，此时电感L电压uL＝uBE＝-U1。
工况8-(b)开关Q1、Q4、Q5导通，其它开关均断开，时间为(1-d)T，T为周期；电流路径：L(E)→Q4→C→Q5→Q1→L(B)；工作于续流模式，此时电感L电压uL＝uBE＝U2。
本实施例正向能量流动时工况八类基本工况总结如表1所示。
表1正向能量流动的八类基本工况
不同工况中Q1～Q6开关状态如表2所示。
表2正向能量流动不同工况中Q1～Q6开关状态
| Q1 | Q2 | Q3 | Q4 | Q5 | Q6 | |
| 工况1-(a) | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 |
| 工况1-(b) | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 |
| 工况2-(a) | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 | 0 |
| 工况2-(b) | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 |
| 工况3-(a) | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 | 0 |
| 工况3-(b) | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 |
| 工况4-(a) | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 |
| 工况4-(b) | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | |
| 工况5-(a) | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 |
| 工况5-(b) | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 |
| 工况6-(a) | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 | 0 |
| 工况6-(b) | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 |
| 工况7-(a) | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 | 0 |
| 工况7-(b) | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 |
| 工况8-(a) | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 |
| 工况8-(b) | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 |
表2中“1”表示对应开关闭合，“0”表示对应开关断开。
本实施例可以实现直流-直流变换(DC-DC)、直流-交流变换(DC-AC)、交流-直流变换(AC-DC)、交流-交流变换(AC-AC)4种功率变换，各种变换类型工况组合如表3所示。
表3正向能量流动时各类功率变换工况组合
本实施例通过控制相应工况切换的频率，所述直流-交流变换(DC-AC)与交流-交流变换(AC-AC)均可以实现变频输出。
本实施例电路拓扑为对称电路，能量双向流动时对称法则：U1与U2、电容C1与C2、开关Q1与Q2、开关Q3与Q4对称，电感L、开关Q5、Q6自对称。
能量反向传递即能量从输出侧U2流向输入侧U1，其工况亦有八类，工作原理与能量正向流动八类基本工况类似，其直流-交流变换(DC-AC)、交流-直流变换(AC-DC)、交流-交流变换(AC-AC)的各种组合也类似，不再赘述。正向能量流动八类基本工况均具备升降压能力；反向能量流动的八类基本工况均具备升降压能力。
本实施例具备以下两种功能：1、可以实现双向直流-直流变换(DC-DC)、双向直流-交流变换(DC-AC)、双向交流-直流变换(AC-DC)、双向交流-交流变换(AC-AC)四种功率变换，2、具备升降压与正反压输出能力。因而本实施例电路拓扑具备极强的灵活性，胜任各类工作场合。
图10为采用基于MOSFET双向开关构造的一种双向能量流动的升降压多功能对称电路图。
本实施例中所述开关Q1～Q6可以由基于金属-氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)双向开关构造，也可以GaN功率开关或者其它功率器件构造。
本实施例提供一个基于金属-氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)双向开关构造的一种双向能量流动的升降压多功能对称电路图可行性电路，各功率开关Q1～Q6均为基于金属-氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)的双向电力电子开关，优选由两个同型号的金属-氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)反向串联而成，其导通二极管均关断。金属-氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)正反向导通内阻低因而导通压降低，相比其它功率器件有效率优势。
各个功率开关Q1～Q6也可选用其它功率器件构成，比如绝缘栅双极型晶体管(IGBT)、碳化硅(SiC)或氮化镓(GaN)器件等，相关技术人员均可自行设计不再赘述。碳化硅(SiC)或氮化镓(GaN)器件目前价格较高，但器件性能好于硅器件。
Claims (8)
1.一种双向能量流动的升降压多功能对称电路，其特征在于：由开关Q1~Q6以及电感L采用桥式结构构成基本电路拓扑，开关Q1、Q3组成一个桥臂AC，开关Q1、Q3的中点为B；开关Q2、Q4组成另一个桥臂DG，开关Q2、Q4中点为E；开关Q5连接在Q1、Q2之间的AD之间，开关Q6连接在Q3、Q4之间的CG之间；电感L在B、E之间；由此构成本发明的基本拓扑。
2.根据权利要求1所述的双向能量流动的升降压多功能对称电路，其特征在于：必要时分别在输入侧U1加入电容C1、输出侧U2加入电容 C2进行滤波。
3.根据权利要求1所述的双向能量流动的升降压多功能对称电路，其特征在于：电路拓扑为对称电路，能量双向流动时对称法则：U1与U2、电容C1与C2、开关Q1与Q2、开关Q3与Q4对称，电感L、开关Q5、Q6自对称。
4.根据权利要求1所述的双向能量流动的升降压多功能对称电路，其特征在于：所述一种双向能量流动的升降压多功能对称电路能完成直流-直流变换（DC-DC）、直流-交流变换（DC-AC）、交流-直流变换（AC-DC）、交流-交流变换（AC-AC）等四类双向升降压与正反压功率变换，其中直流-交流变换（DC-AC）与交流-交流变换（AC-AC）可以实现变频输出。
5.根据权利要求1所述的双向能量流动的升降压多功能对称电路，其特征在于：所述一种双向能量流动的升降压多功能对称电路有双向能量流动能力，包括正向能量流动输入侧U1→输出侧U2，反向能量流动输出侧U2→输入侧U1两种方式，两种能量流动方式根据输入侧U1与输出侧U2的极性、电感电流i方向各有八类基本工况。
6.根据权利要求1所述的双向能量流动的升降压多功能对称电路，其特征在于：正向能量流动输入侧U1→输出侧U2时一共有八类基本工况且每种工况均有（a）、（b）两类子工况，其中子工况（a）能量输入，子工况（b）续流；反向能量流动亦然；
其中，正向能量流动八类基本工况：
工况1为U1为正，U2为正，电感电流i从B→E为正向电流，正向输出；
工况2为U1为正，U2为正，电感电流i从E→B为反向电流，正向输出；
工况3为U1为负，U2为正，电感电流i从B→E为正向电流，反向输出；
工况4为U1为负，U2为正，电感电流i从E→B为反向电流，反向输出；
工况5为U1为正，U2为负，电感电流i从B→E为正向电流，反向输出；
工况6为U1为正，U2为负，电感电流i从E→B为反向电流，反向输出；
工况7为U1为负，U2为负，电感电流i从B→E为正向电流，正向输出；
工况8为U1为负，U2为负，电感电流i从E→B为反向电流，正向输出；
反向能量流动也有八类基本工况，与之类同；正反向能量流动的各自八类基本工况均可工作于电流连续或断续模式且正反向能量流动的各自八类基本工况均具备升降压能力；
通过正向能量流动时八类基本工况或适当组合工况可以完成变换直流-直流变换（DC-DC）、直流-交流变换（DC-AC）、交流-直流变换（AC-DC）、交流-交流变换（AC-AC）等四类双向升降压与正反压功率变换；反向能量流动亦然。
7.根据权利要求1所述的双向能量流动的升降压多功能对称电路，其特征在于：所述直流-交流变换（DC-AC）与交流-交流变换（AC-AC）均能实现变频输出。
8.根据权利要求1所述的双向能量流动的升降压多功能对称电路，其特征在于：所述开关Q1~Q6由基于金属-氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）双向开关这类功率器件构造。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111667505.XA CN114301293B (zh) | 2021-12-31 | 2021-12-31 | 一种双向能量流动的升降压多功能对称电路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111667505.XA CN114301293B (zh) | 2021-12-31 | 2021-12-31 | 一种双向能量流动的升降压多功能对称电路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114301293A true CN114301293A (zh) | 2022-04-08 |
| CN114301293B CN114301293B (zh) | 2024-02-27 |
Family
ID=80974464
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202111667505.XA Active CN114301293B (zh) | 2021-12-31 | 2021-12-31 | 一种双向能量流动的升降压多功能对称电路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114301293B (zh) |
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012170304A (ja) * | 2011-02-17 | 2012-09-06 | Mitsubishi Electric Corp | Ｄｃ／ｄｃ電圧変換装置 |
| KR101303200B1 (ko) * | 2012-04-05 | 2013-09-03 | 서울대학교산학협력단 | 스위치 레그를 갖는 ｈ-브리지 기반 전력 변환 장치 |
| WO2014020898A1 (ja) * | 2012-07-30 | 2014-02-06 | 東洋電機製造株式会社 | 電力変換器 |
| CN104124866A (zh) * | 2013-04-26 | 2014-10-29 | 丰郅(上海)新能源科技有限公司 | 升降压双向直流变换器拓扑 |
| WO2016015329A1 (zh) * | 2014-08-01 | 2016-02-04 | 冷再兴 | 一种dc-ac双向功率变换器拓扑结构 |
| JP2016025831A (ja) * | 2014-07-24 | 2016-02-08 | 国立大学法人神戸大学 | Ｄｃ−ｄｃコンバータの補助回路及びその補助回路を用いた双方向昇降圧ｄｃ−ｄｃコンバータ |
| CN207542996U (zh) * | 2017-11-17 | 2018-06-26 | 阳光电源股份有限公司 | 一种双向升降压dc/dc变换器及其主电路 |
| US20180287484A1 (en) * | 2017-03-29 | 2018-10-04 | Solaredge Technologies Ltd. | Bypass Circuit and Method to Bypass Power Modules in Power System |
| TW202044736A (zh) * | 2019-03-05 | 2020-12-01 | 日商歐姆龍股份有限公司 | 電源調節器 |
-
2021
- 2021-12-31 CN CN202111667505.XA patent/CN114301293B/zh active Active
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012170304A (ja) * | 2011-02-17 | 2012-09-06 | Mitsubishi Electric Corp | Ｄｃ／ｄｃ電圧変換装置 |
| KR101303200B1 (ko) * | 2012-04-05 | 2013-09-03 | 서울대학교산학협력단 | 스위치 레그를 갖는 ｈ-브리지 기반 전력 변환 장치 |
| WO2014020898A1 (ja) * | 2012-07-30 | 2014-02-06 | 東洋電機製造株式会社 | 電力変換器 |
| CN104124866A (zh) * | 2013-04-26 | 2014-10-29 | 丰郅(上海)新能源科技有限公司 | 升降压双向直流变换器拓扑 |
| JP2016025831A (ja) * | 2014-07-24 | 2016-02-08 | 国立大学法人神戸大学 | Ｄｃ−ｄｃコンバータの補助回路及びその補助回路を用いた双方向昇降圧ｄｃ−ｄｃコンバータ |
| WO2016015329A1 (zh) * | 2014-08-01 | 2016-02-04 | 冷再兴 | 一种dc-ac双向功率变换器拓扑结构 |
| US20180287484A1 (en) * | 2017-03-29 | 2018-10-04 | Solaredge Technologies Ltd. | Bypass Circuit and Method to Bypass Power Modules in Power System |
| CN207542996U (zh) * | 2017-11-17 | 2018-06-26 | 阳光电源股份有限公司 | 一种双向升降压dc/dc变换器及其主电路 |
| TW202044736A (zh) * | 2019-03-05 | 2020-12-01 | 日商歐姆龍股份有限公司 | 電源調節器 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN114301293B (zh) | 2024-02-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10720833B2 (en) | DC-DC converter | |
| CA2489345C (en) | Impedance source power converter | |
| Chen et al. | Buck-boost PWM converters having two independently controlled switches | |
| US7729144B2 (en) | DC/DC power conversion device | |
| CN101485073B (zh) | 高效电源转换器系统 | |
| CN108566092B (zh) | 一种软开关双向dc/dc变换电路以及变换器 | |
| US20040114397A1 (en) | Non-isolated DC-DC converters with direct primary to load current | |
| US20190190382A1 (en) | Inductorless dc to dc converters | |
| Fang | A novel Z-source dc-dc converter | |
| CN111245236B (zh) | 一种降压式直流-直流转换器拓扑结构 | |
| JP2005065497A (ja) | パルス幅変調ソフトスイッチング制御 | |
| Xue et al. | Enabling high-frequency high-efficiency non-isolated boost converters with quasi-square-wave zero-voltage switching and on-chip dynamic dead-time-controlled synchronous gate drive | |
| JP2022553339A (ja) | 例えば力率補正で使用するための、インバータ回路及び方法 | |
| CN114301293B (zh) | 一种双向能量流动的升降压多功能对称电路 | |
| KR20100052336A (ko) | 비대칭 입력전압형 ｄｃ-ｄｃ 컨버터 | |
| WO2022179564A1 (zh) | 无桥降压功率因素校正电路 | |
| Zhu et al. | High step-up SEPIC converters based on kinds of coat circuit | |
| Moradisizkoohi et al. | Ultra-high step-up DC/DC converter based on dual-coupled-inductors with low voltage stress and input current ripple for renewable energy applications | |
| CN114301294B (zh) | 一种多功能型单相升降压电路 | |
| JP6602466B2 (ja) | モータ駆動装置 | |
| WO2007078158A1 (en) | Isolated buck-boost converter | |
| US20230188028A1 (en) | Two-phase smart power stage (sps) for multiphase buck converters | |
| CN219999227U (zh) | 一种三电平变换器 | |
| Heydari et al. | A 400W, 99.3% Efficient GaN Buck-Boost Converter | |
| US11682983B2 (en) | GaN-based multiport multilevel converter/inverter |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |