CN211655748U - 单相调压电路和充电设备 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供一种单相调压电路和充电设备，该单相调压电路包括：控制电路、整流电路、逆变电路；所述整流电路的输入端用于接收输入电压信号，所述整流电路的输出端与所述逆变电路的输入端连接，所述逆变电路的输出端用于连接负载；所述整流电路的驱动控制端和所述逆变电路的驱动控制端均与所述控制电路连接，所述控制电路用于向所述整流电路提供驱动信号，所述控制电路还用于向所述逆变电路提供驱动信号；其中，所述整流电路和所述逆变电路共用一路公共桥臂。以此可以改善现有技术中调压电路结构复杂、对电能质量的提升效果较弱的问题。

Description

单相调压电路和充电设备

技术领域

本申请涉及电路调压技术领域，具体而言，涉及一种单相调压电路和充电设备。

背景技术

电压是衡量电能质量的重要指标，电压不合格不仅会影响电网线路的运行稳定性，还会影响用电设备的安全性。

随着用电设备种类的复杂化，电网越来越复杂，电网受污染程度越来越高，传统电路如果缺少调节电压的功能，会严重影响电能质量，容易造成电压出现显著波动甚至信号畸变，由此会带来用电危险，进而影响生产生活。但传统的调压电路结构复杂，对电能质量的提升效果较弱。

实用新型内容

本申请的目的在于提供一种单相调压电路和充电设备，能够改善现有技术中调压电路结构复杂、对电能质量的提升效果较弱的问题。

第一方面，本申请实施例提供一种单相调压电路，包括：控制电路、整流电路、逆变电路；

所述整流电路的输入端用于接收输入电压信号，所述整流电路的输出端与所述逆变电路的输入端连接，所述逆变电路的输出端用于连接负载；

所述整流电路的驱动控制端和所述逆变电路的驱动控制端均与所述控制电路连接，所述控制电路用于向所述整流电路提供驱动信号，所述控制电路还用于向所述逆变电路提供驱动信号；

其中，所述整流电路和所述逆变电路共用一路公共桥臂。

在上述结构中，提出了一种复合式的调压电路，通过将整流电路和逆变电路设置为共用一路公共桥臂，该公共桥臂在一个电路拓扑结构下同时作为整流电路和逆变电路的桥臂，将两类电路合并在一个电路拓扑中，实现了桥臂的复合使用，简化了电路结构，且能够达到较好的调压效果。通过该单相调压电路可以对交流电的输入电压信号进行可靠整流以及可靠逆变，在将该单相调压电路接入电网时，可以将电网电压输出的不稳定交流电先转换为稳定的直流电，再将稳定的直流电转换为负载所需的稳定交流信号，满足生产生活使用。以此可以实现由简单的电路结构实现复杂的功能，降低因电网的复杂、电网上的用电设备变化、线路电压波动等因素对该单相调压电路的负载带来的影响，改善电能质量。

在可选的实施方式中，所述单相调压电路包括第一桥臂、第二桥臂、第三桥臂以及电池；

所述第二桥臂作为所述整流电路和所述逆变电路的公共桥臂，所述公共桥臂与所述第一桥臂配合形成所述整流电路，所述公共桥臂与所述第三桥臂配合形成所述逆变电路；

所述电池的两端分别与所述第二桥臂的两端连接。

在上述结构中，第二桥臂作为公共桥臂，不仅与第一桥臂配合形成整流电路，还与第三桥臂配合形成逆变电路，且该第二桥臂与电池连接，使得单相调压电路成为了复合式的单相储能调压电路。当出现供电异常，例如断电时，可以通过电池为逆变电路暂时提供电能，从而可以在供电异常的情况下保障负载的运行，对负载进行可靠供电。

在可选的实施方式中，所述整流电路包括第一电感，所述第一电感的一端用于接入所述输入电压信号，所述第一电感的另一端与所述第一桥臂连接。以此可以实现续流作用。

在可选的实施方式中，所述第一桥臂包括第一功率开关管、第二功率开关管，所述第二桥臂包括第三功率开关管、第四功率开关管；

所述第一功率开关管的源极与所述第二功率开关管的漏极连接，所述第三功率开关管的源极与所述第四功率开关管的漏极连接；

所述第一功率开关管的漏极与所述第三功率开关管的漏极连接，所述第三功率开关管的漏极还与所述电池连接；

所述第二功率开关管的源极与所述第四功率开关管的源极连接，所述第四功率开关管的源极还与所述电池连接；

所述第一电感与所述第一功率开关管的源极连接。

通过上述实现方式提供了一种整流电路的结构。

在可选的实施方式中，所述逆变电路包括滤波电路，所述滤波电路包括第二电感和滤波电容；所述第二电感的一端与所述第三桥臂连接，所述第二电感的另一端与所述滤波电容连接，所述滤波电容远离所述第二电感的一端接地。以此有利于向负载提供纯净、稳定的交流输出信号。

在可选的实施方式中，所述第二桥臂包括第三功率开关管、第四功率开关管，所述第三桥臂包括第五功率开关管、第六功率开关管；

所述第三功率开关管的源极与所述第四功率开关管的漏极连接，所述第五功率开关管的源极与所述第六功率开关管的漏极连接；

所述第三功率开关管的漏极与所述第五功率开关管的漏极连接，所述第四功率开关管的源极与所述第六功率开关管的源极连接；

所述第二电感远离所述滤波电容的一端与所述第五功率开关管的源极连接。

通过上述实现方式提供了一种逆变电路的结构。

在可选的实施方式中，所述第一桥臂、所述第二桥臂、所述第三桥臂均与所述控制电路连接；

所述控制电路用于向所述第一桥臂、所述第二桥臂、所述第三桥臂中的每路桥臂提供一组互补的脉冲宽度调制信号。

通过上述实现方式可以使得各路桥臂均以互补工作方式启动，各路桥臂的驱动信号始终存在死区，可以防止桥臂上的功率管直通，具有快速的上升沿和下降沿。

在可选的实施方式中，所述控制电路包括控制器以及与所述控制器连接的驱动电路；

所述控制器的两个输入端分别用于接入输入电压信号和外部控制信号；

所述控制器的三个输出端分别与所述驱动电路的三个输入端连接；

所述驱动电路的第一组输出端与所述整流电路连接；

所述驱动电路的第二组输出端与所述整流电路连接，所述驱动电路的第二组输出端还与所述逆变电路连接；

所述驱动电路的第三组输出端与所述逆变电路连接。

通过上述实现方式提供了一种控制电路的结构。

在可选的实施方式中，所述控制电路还包括第一反馈端、第二反馈端；

所述第一反馈端与所述整流电路的输出端连接；

所述第二反馈端与所述逆变电路的输出端连接。

通过上述实现方式为单相调压电路提供了闭环控制基础。

第二方面，本申请实施例提供一种充电设备，所述充电设备包括前述第一方面所述的单相调压电路。

为使本申请的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本申请实施例提供的一种单相调压电路的拓扑框图。

图2为本申请实施例提供的一种单相调压电路的部分示意图。

图3为本申请实施例提供的一种单相调压电路的示意图。

图4为本申请实施例提供的一种单相调压电路中的各组驱动信号的产生原理图。

附图标记：100-单相调压电路；110-控制电路；120-整流电路；L1-第一电感；130-逆变电路；L2-第二电感；C2-滤波电容；A1-第一桥臂；Q1-第一功率开关管；Q2-第二功率开关管；A2-第二桥臂；Q3-第三功率开关管；Q4-第四功率开关管；A3-第三桥臂；Q5-第五功率开关管；Q6-第六功率开关管；B1-电池。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

近年来，随着电路调压技术的发展，电路调压技术逐渐应用于工业、科学实验、家庭用电等领域，对于电动汽车充电领域面临的小容量充电系统，线路容量小，电动汽车的充电负荷较大，对线路电压有较为明显的影响。这种情况下，调压电路的性能将对整个电路系统的电能质量以及用户用电安全有重要影响。

针对现有的小功率电动汽车充电供电质量差、电压波动显著的问题，本申请提供了以下实施例予以改善，在本申请实施例提供的单相调压电路中，利用了三相桥拓扑的其中一相桥臂作为公共桥臂，以公共桥臂和另外两路桥臂同时搭建整流电路和逆变电路，将两类电路合并在一个电路拓扑中，实现电路的复合使用，基于这样的电路拓扑结构可将原本不可控的交流电进行可靠整流、可靠逆变，以此实现调压，从而使得最终输出的信号可以满足日常生产生活的使用。可以理解的是，本申请实施例提供的单相调压电路可以用于多种场景，包括对电动汽车进行充电，作为一种能源站用的单相储能调压的电动汽车充电电路，以及其他需要进行调压的用电场景，应用场景包括但不限于工业、科学实验、家庭用电等领域中需要进行调压或充电的场景。

请参阅图1，图1为本申请实施例提供的一种单相调压电路100的拓扑框图。

如图1所示，单相调压电路100包括：控制电路110、整流电路120、逆变电路130。

整流电路120、逆变电路130均有各自的输入端、输出端以及驱动控制端。

整流电路120的输入端用于接收输入电压信号，该输入电压信号记为第一输入信号(图1中的“Vin1”)。整流电路120接入的输入电压信号可以是电网电压，也可以是基于电网电压所得到的其他交流电压，还可以是由一些电压源或发电系统所产生的交流电压。在接入整流电路120之前，输入电压本身可能是不稳定的信号。

整流电路120的输出端与逆变电路130的输入端连接，逆变电路130的输出端用于连接负载LOAD。

其中，整流电路120的输出端可以输出直流输出电压，该直流输出电压可以记为整个单相调压电路100的第一输出电压(即图1中的“Vout1”)。由于整流电路120的输出端与逆变电路130的输入端连接，所以整流电路120的直流输出电压可作为逆变电路130下的输入电压，记为第二输入电压(即图1中的“Vin2”)。通过逆变电路130的逆变作用，可以将直流电压逆变为稳定的交流电压，并将稳定的交流电压提供给负载LOAD。由逆变电路130输出的交流电压记为第二输出电压(即图1中的“Vout2”)。负载LOAD可以是电动汽车或者其他用电设备。

如果在该整流电路120的输出端接入储能器件(例如储能电池B1或超级电容等)，则可以进行电能存储，并在输入电压出现异常时(例如断电时)，利用储能器件中存储的电能进行供电，以此使得单相调压电路100成为单相储能调压电路。

整流电路120的驱动控制端和逆变电路130的驱动控制端均与控制电路110连接，控制电路110用于向整流电路120提供驱动信号，控制电路110还用于向逆变电路130提供驱动信号。

在本申请实施例中，整流电路120和逆变电路130共用一路公共桥臂。该整流电路120是单相全桥整流电路，该逆变电路130是单相全桥逆变电路。

在上述的电路拓扑结构中，控制电路110用于根据接收到的输入电压信号以及外部控制信号(图1中的“Ct”)输出多组驱动信号，该多组驱动信号包括第一组驱动信号、第二组驱动信号、第三组驱动信号。驱动信号可以是脉冲宽度调制信号。

整流电路120用于在第一组驱动信号、第二组驱动信号的驱动作用下，将输入电压Vin1整流为直流输出，逆变电路130用于在第二组驱动信号、第三组驱动信号的驱动作用下，将直流输出电压Vout1逆变为负载LOAD所需的交流电压Vout2。即，公共桥臂用于接入控制电路110的第二组驱动信号。

本领域技术人员可以根据实际需要选用集成的驱动芯片或者以分立元件搭建电路以产生所需的驱动信号。

在一个应用场景下，可以通过一个能够产生脉冲宽度调制信号的控制器对整个单相调压电路100进行调压控制，整流电路120、逆变电路130在受到脉冲宽度调制信号的调制时，电路中的各路桥臂相互配合进行整流、逆变，实现调压。如果该单相整流电路120接入的输入电压是电网电压，则通过整流电路120可以将输入的交流电压进行整流，并进行升压，例如可将输入电压整流并抬升到设定的400V稳定直流电压，逆变电路130可将400V的稳定直流电压逆变为另一个设定的稳定交流电压，例如可以将400V的稳定直流电压逆变为稳定的220V交流电压。整流电路120或逆变电路130的升压和调节比例可以视为配置在控制电路110中。

为了使得单相调压单路具备闭环的可控调压能力，在本申请实施例中，控制电路110除了包括用于接入输入电压信号和外部控制信号的两个输入端，还可以包括第一反馈端、第二反馈端。第一反馈端与整流电路120的输出端连接，第二反馈端与逆变电路130的输出端连接。以此可以使得整流电路120的输出端所输出的直流信号能够被反馈给控制电路110，控制电路110可依据输入电压信号以及反馈得到的第一输出电压闭环调节提供给整流电路120的驱动信号，同理，控制电路110可依据逆变电路130的第二输入电压(即第一输出电压)和第二输出电压闭环调节提供给逆变电路130的驱动信号。

本领域技术人员可以根据输入信号的值以及想要得到的输出信号电压值，在控制电路110中设定相应的信号放大比例，从而输出对应的驱动信号对整流电路120、逆变电路130进行调压控制。具体的调压控制方式不应理解为对本申请的限制。

可选地，控制电路110还可以包括一个用于接入外部时钟信号CLK的时钟输入端，如果控制电路110内部包含精度较高的时钟发生器，则时钟输入端可以省略。

通过本申请实施例提供的上述单相调压电路100结构，提出了一种复合式的调压电路，通过将整流电路120和逆变电路130设置为共用一路公共桥臂，该公共桥臂在一个电路拓扑结构下同时作为整流电路120和逆变电路130的桥臂，将两类电路合并在一个电路拓扑中，实现了桥臂的复合使用，简化了电路结构，且能够达到较好的调压效果。通过该单相调压电路100可以对交流电的输入电压信号进行可靠整流以及可靠逆变，在将该单相调压电路100接入电网时，可以将电网电压输出的不稳定交流电先转换为稳定的直流电，再将稳定的直流电转换为负载LOAD所需的稳定交流信号，满足生产生活使用。以此可以实现由简单的电路结构实现复杂的功能，降低因电网的复杂、电网上的用电设备变化、线路电压波动等因素对该单相调压电路100的负载LOAD带来的影响，改善电能质量。

请参阅图2，图2为本申请实施例提供的一种单相调压电路100中的各个桥臂的示意图。

如图2所示，单相调压电路100包括第一桥臂A1、第二桥臂A2、第三桥臂A3以及电池B1。包含电池B1的单相调压电路100可以作为充电电路。

其中，第二桥臂A2作为整流电路120和逆变电路130的公共桥臂，公共桥臂与第一桥臂A1配合形成整流电路120，公共桥臂与第三桥臂A3配合形成逆变电路130。

电池B1的两端分别与第二桥臂A2的两端连接。

在其他实施例中，电池B1可以被替换为电容。

在上述结构中，第二桥臂A2作为公共桥臂，不仅与第一桥臂A1配合形成整流电路120，还与第三桥臂A3配合形成逆变电路130，且该第二桥臂A2与电池B1连接，使得单相调压电路100成为了复合式的单相储能调压电路。当出现供电异常，例如断电时，可以通过电池B1为逆变电路130暂时提供电能，从而可以在供电异常的情况下保障负载LOAD的运行，对负载LOAD进行可靠供电。

本申请实施例中，第一桥臂A1、第二桥臂A2、第三桥臂A3均与控制电路110连接。控制电路110用于向第一桥臂A1、第二桥臂A2、第三桥臂A3中的每路桥臂提供一组互补的脉冲宽度调制信号。

第一桥臂A1、第二桥臂A2、第三桥臂A3分别用于接入控制电路110输出的第一组驱动信号、第二组驱动信号、第三组驱动信号。第一组驱动信号、第二组驱动信号、第三组驱动信号均是指一组互补的脉冲宽度调制信号。

第一组驱动信号包括第一驱动信号DRV1、第二驱动信号DRV2，第二组驱动信号包括第三驱动信号DRV3、第四驱动信号DRV4，第三组驱动信号包括第五驱动信号DRV5、第六驱动信号DRV6。DRV1和DRV2为互补信号，DRV3和DRV4为互补信号，DRV5和DRV6为互补信号。对于任一组互补的两路信号，可以在相位上相差半个周期。

作为一种实现方式，控制电路110可以包括控制器以及与控制器连接的驱动电路。

控制器的两个输入端分别用于接入输入电压信号和外部控制信号，控制器的三个输出端分别与驱动电路的三个输入端连接。

驱动电路的第一组输出端与整流电路120连接，驱动电路的第二组输出端与整流电路120连接，驱动电路的第二组输出端还与逆变电路130连接，驱动电路的第三组输出端与逆变电路130连接。

在外部控制信号发生激励作用时，控制器的三个输出端可以分别输出三个基础调制信号，分别记为DR1、DR2、DR3。其中，DR1的占空比随着整流电路120的输入电压信号以及整流电路120的输出电压信号的变化而变化，DR2的占空比是默认的固定值，DR3的占空比随着逆变电路130的输入电压信号和逆变电路130的输出电压信号的变化而变化。

如图3所示，控制器可以根据整流电路120和逆变电路130反馈的输出电压以及给定的输入电压信号输出满足三种占空比要求的三个基础调制信号DR1、DR2、DR3。

驱动电路的三组输出端分别基于该三个基础调制信号DR1、DR2、DR3进行信号放大，对于每个基础调制信号可以分别进行逻辑正向放大和逻辑反向放大，从而得到互补的驱动信号。基于三个基础调制信号DR1、DR2、DR3，驱动电路可输出三组(共6路)驱动信号，即，第一驱动信号DRV1和第二驱动信号DRV2、第三驱动信号DRV3和第四驱动信号DRV4、第五驱动信号DRV5和第六驱动信号DRV6。

其中，控制器可以是信号处理器(DSP)，例如，可以是型号为DSP28335的微控制器。该控制器还可以接入外部时钟信号CLK。驱动电路可以是具有信号放大能力的集成电路或集成驱动芯片。例如，驱动电路可以包括IR2110驱动器，本领域技术人员可以根据实际需要选择驱动芯片搭建驱动电路，只要驱动电路能够根据控制器输出的三个基础调制信号进行多路输出，得到三组满足占空比要求且互补的驱动信号即可。

控制电路110的驱动信号传输原理可以参考图4，如图4所示，为了输出三个基础调制信号DR1、DR2、DR3，本领域技术人员可以根据实际需要对控制器的内部功能模块进行设置。控制器可根据直流电压给定信号、输入电压信号以及反馈得到的直流信号，在一个电压闭环控制模块作用下，进行占空比脉宽调制，输出DR1给驱动电路，驱动电路根据该DR1输出DRV1、DRV2给第一桥臂A1中的两个功率开关管。控制器还可根据输入电压信号进行工频周期输出，输出DR2给驱动电路，驱动电路根据该DR2输出DRV3、DRV4给公共桥臂中的两个功率开关管。控制器还可根据交流电压给定信号、整流电路120的直流输出电压以及反馈得到的交流信号，在另一个电压闭环控制模块作用下，进行占空比脉宽调制，输出DR3给驱动电路，驱动电路根据该DR3输出DRV5、DRV6给第三桥臂A3中的两个功率开关管。

对于各组驱动信号，由于每组驱动信号都是互补的脉冲宽度调制信号，互补的驱动信号在占空比的限制下始终存在死区，可以防止各路桥臂的多个功率开关管同时直通，同时具有快速的上升沿和下降沿。

下面将介绍本申请实施例中的整流电路120结构和工作原理。

请参阅图2，整流电路120可包括第一电感L1，第一电感L1的一端用于接入输入电压信号，第一电感L1的另一端与第一桥臂A1连接。通过第一电感L1可以实现续流，第一电感L1、第一桥臂A1、第二桥臂A2相互配合可以在电压的正半周或负半周形成完整回路，从而实现电压整流。

其中，第一桥臂A1包括第一功率开关管Q1、第二功率开关管Q2，第二桥臂A2包括第三功率开关管Q3、第四功率开关管Q4。

第一功率开关管Q1、第二功率开关管Q2、第三功率开关管Q3、第四功率开关管Q4的栅极分别接入控制电路110输出的第一驱动信号DRV1、第二驱动信号DRV2、第三驱动信号DRV3、第四驱动信号DRV4。

第一功率开关管Q1的源极与第二功率开关管Q2的漏极连接，第三功率开关管Q3的源极与第四功率开关管Q4的漏极连接。第一功率开关管Q1的漏极与第三功率开关管Q3的漏极连接。第二功率开关管Q2的源极与第四功率开关管Q4的源极连接。

第三功率开关管Q3的漏极以及第四功率开关管Q4的源极分别与电池B1的正极、负极连接。

第一电感L1与第一功率开关管Q1的源极连接。

在该整流电路120中，第一功率开关管Q1、第三功率开关管Q3为一对，第二功率开关管Q2、第四功率开关管Q4为一对，在控制电路110输出的每组驱动信号均为互补的脉冲宽度调制信号时，对于第一功率开关管Q1、第二功率开关管Q2、第三功率开关管Q3、第四功率开关管Q4，由于互补的驱动信号在占空比的限制下始终存在死区，可以防止四个功率开关管直通，还具有较快的上升沿和下降沿。

整流电路120的工作原理包括：在第一个电压正半周，Q1和Q4共同作用(导通)，Q1的驱动信号占空比随输入电压发生正弦变化，Q4的驱动电压在第一个电压正半周，始终保持导通，输入电压从整流电路120的输入侧依次经过第一电感L1、第一功率开关管Q1、电池B1、第四功率开关管Q4到地GND，形成完整回路，则在第一个电压正半周，可保持整流输出电路的电压电流同相变化。而在第一个电压负半周，Q2和Q3共同作用(导通)，Q2的驱动信号占空比随输入电压发生正弦变化，Q3的驱动电压在第一个电压负半周始终保持导通，输入电压信号从整流电路120的输入侧依次经过第一电感L1、第二功率开关管Q2、电池B1、第三功率开关管Q3到地GND，形成完整回路。在后续的其他信号周期时间内，将重复以上的工作原理，电路拓扑实现了整流的功能。

下面将介绍本申请实施例中的逆变电路130结构和工作原理。

请参阅图2，逆变电路130包括滤波电路，滤波电路包括第二电感L2和滤波电容C2。

第二电感L2的一端与第三桥臂A3连接，第二电感L2的另一端与滤波电容C2连接，滤波电容C2远离第二电感L2的一端接地GND。

通过第二电感L2和滤波电容C2的配合作用，可以对逆变电路130输出的信号进行滤波，从而可以向负载LOAD提供较为纯净、稳定的交流信号。

其中，由于逆变电路130与整流电路120共用第二桥臂A2，关于第二桥臂A2的结构请参照前述整流电路120中的相关描述，在此不再赘述。

在该逆变电路130中，第三桥臂A3包括第五功率开关管Q5、第六功率开关管Q6。第五功率开关管Q5、第六功率开关管Q6的栅极分别接入控制电路110输出的第五驱动信号DRV5、第六驱动信号DRV6。

第五功率开关管Q5的源极与第六功率开关管Q6的漏极连接，第三功率开关管Q3的漏极与第五功率开关管Q5的漏极连接，第四功率开关管Q4的源极与第六功率开关管Q6的源极连接。

第二电感L2远离滤波电容C2的一端与第五功率开关管Q5的源极连接。

在该逆变电路130中，第三功率开关管Q3、第六功率开关管Q6为一对，第四功率开关管Q4、第五功率开关管Q5为一对，在控制电路110输出的每组驱动信号均为互补的脉冲宽度调制信号时，对于第三功率开关管Q3、第四功率开关管Q4、第五功率开关管Q5、第六功率开关管Q6，由于四个功率开关管对应的两组互补的驱动信号在占空比的限制下始终存在死区，可以防止四个功率开关管直通，还具有较快的上升沿和下降沿。

该逆变电路130的工作原理包括：由于Q3、Q4所在的第二桥臂A2是被复用的公共桥臂，且DRV3、DRV4是互补且具有固定占空比的驱动信号，因此，Q3、Q4的驱动电压以及占空比不发生改变，逆变电路130主要通过Q5、Q6的交替作用实现直流信号到交流信号的逆变。逆变电路130可以视为两个半桥结构组成的电路，输出电压与整流输入电压相位同步，在整流输入电压正半周波，如前文所述，Q4保持导通，Q5按照正弦规律调节驱动信号占空比，电路输出正半波的交流电压；在整流输入电压负半波，如前文所述，Q3保持导通，Q6按照正弦规律调节驱动信号占空比，电路输出负半波的交流电压；通过正、负半周的交替完成一个电压周期的动作，从而可以将整流电路120输出的直流电压逆变为稳定的交流电压，供用户使用，例如可以向用户提供稳定的220V交流电压。

本领域技术人员可以根据实际需要的信号幅值更改或者设置驱动信号，从而实现对输出电压在幅度、相位上的可控调节，以满足不同的信号需求。

综上所述，本申请实施例提供的单相调压电路100拓扑较为简洁，以简单的三相桥结构同时实现了整流与逆变调压，可将不可控的交流电转化为可控直流电，再转化为可控交流电，以简单的电路拓扑实现了复杂的功能。且通过公共桥臂的复用实现了对电路拓扑的创新，以此电路拓扑调节电压可以改善电能质量。此外，由于同一路桥臂中的功率开关管为互补工作方式，驱动信号始终存在死区，可以防止功率管直通，具有快速的上升沿和下降沿。

基于同一发明构思，本申请实施例还提供一种充电设备(图未示)，该充电设备包括前述实施例中的单相调压电路100。通过上述的单相调压电路100拓扑组建实际的充电设备，将这样的充电设备接入在电网和用电设备之间，能够进行可控调压，不仅可以减少负载因素对电网线路运行的影响，还可以提升用电设备的使用安全性。例如，在将该充电设备接入在电网和电动车辆之间时，该充电设备可根据电网电压进行可控调压，并向电动车辆进行充电，可以改善电压波动问题，供电质量得到提升。

该充电设备除了可以应用在电动车辆或其他用电设备的单相交流充电系统中，还可以应用在并网变流器领域，提升变流器的并网效果。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。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、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、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，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

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。

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

Claims (10)

1.一种单相调压电路，其特征在于，包括：控制电路、整流电路、逆变电路；

所述整流电路的输入端用于接收输入电压信号，所述整流电路的输出端与所述逆变电路的输入端连接，所述逆变电路的输出端用于连接负载；

所述整流电路的驱动控制端和所述逆变电路的驱动控制端均与所述控制电路连接，所述控制电路用于向所述整流电路提供驱动信号，所述控制电路还用于向所述逆变电路提供驱动信号；

其中，所述整流电路和所述逆变电路共用一路公共桥臂。

2.根据权利要求1所述的单相调压电路，其特征在于，所述单相调压电路包括第一桥臂、第二桥臂、第三桥臂以及电池；

所述第二桥臂作为所述整流电路和所述逆变电路的公共桥臂，所述公共桥臂与所述第一桥臂配合形成所述整流电路，所述公共桥臂与所述第三桥臂配合形成所述逆变电路；

所述电池的两端分别与所述第二桥臂的两端连接。

3.根据权利要求2所述的单相调压电路，其特征在于，所述整流电路包括第一电感，所述第一电感的一端用于接入所述输入电压信号，所述第一电感的另一端与所述第一桥臂连接。

4.根据权利要求3所述的单相调压电路，其特征在于，所述第一桥臂包括第一功率开关管、第二功率开关管，所述第二桥臂包括第三功率开关管、第四功率开关管；

所述第一功率开关管的源极与所述第二功率开关管的漏极连接，所述第三功率开关管的源极与所述第四功率开关管的漏极连接；

所述第一功率开关管的漏极与所述第三功率开关管的漏极连接，所述第三功率开关管的漏极还与所述电池连接；

所述第二功率开关管的源极与所述第四功率开关管的源极连接，所述第四功率开关管的源极还与所述电池连接；

所述第一电感与所述第一功率开关管的源极连接。

5.根据权利要求2所述的单相调压电路，其特征在于，所述逆变电路包括滤波电路，所述滤波电路包括第二电感和滤波电容；

所述第二电感的一端与所述第三桥臂连接，所述第二电感的另一端与所述滤波电容连接，所述滤波电容远离所述第二电感的一端接地。

6.根据权利要求5所述的单相调压电路，其特征在于，所述第二桥臂包括第三功率开关管、第四功率开关管，所述第三桥臂包括第五功率开关管、第六功率开关管；

所述第三功率开关管的源极与所述第四功率开关管的漏极连接，所述第五功率开关管的源极与所述第六功率开关管的漏极连接；

所述第三功率开关管的漏极与所述第五功率开关管的漏极连接，所述第四功率开关管的源极与所述第六功率开关管的源极连接；

所述第二电感远离所述滤波电容的一端与所述第五功率开关管的源极连接。

7.根据权利要求2所述的单相调压电路，其特征在于，所述第一桥臂、所述第二桥臂、所述第三桥臂均与所述控制电路连接；

所述控制电路用于向所述第一桥臂、所述第二桥臂、所述第三桥臂中的每路桥臂提供一组互补的脉冲宽度调制信号。

8.根据权利要求1所述的单相调压电路，其特征在于，所述控制电路包括控制器以及与所述控制器连接的驱动电路；

所述控制器的两个输入端分别用于接入输入电压信号和外部控制信号；

所述控制器的三个输出端分别与所述驱动电路的三个输入端连接；

所述驱动电路的第一组输出端与所述整流电路连接；

所述驱动电路的第二组输出端与所述整流电路连接，所述驱动电路的第二组输出端还与所述逆变电路连接；

所述驱动电路的第三组输出端与所述逆变电路连接。

9.根据权利要求8所述的单相调压电路，其特征在于，所述控制电路还包括第一反馈端、第二反馈端；

所述第一反馈端与所述整流电路的输出端连接；

所述第二反馈端与所述逆变电路的输出端连接。

10.一种充电设备，其特征在于，所述充电设备包括权利要求1-9任一项所述的单相调压电路。

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