LT6944B - Resonant dc-dc converter - Google Patents

Resonant dc-dc converter Download PDF

Info

Publication number
LT6944B
LT6944B LT2021501A LT2021501A LT6944B LT 6944 B LT6944 B LT 6944B LT 2021501 A LT2021501 A LT 2021501A LT 2021501 A LT2021501 A LT 2021501A LT 6944 B LT6944 B LT 6944B
Authority
LT
Lithuania
Prior art keywords
power switch
switch transistor
terminal
junction
source
Prior art date
Application number
LT2021501A
Other languages
Lithuanian (lt)
Other versions
LT2021501A (en
Inventor
Wei Li
Li Wei
Hulong WEN
Wen Hulong
Xuesong Zhou
Zhou Xuesong
Youjie Ma
Ma Youjie
Mingxing DU
Du Mingxing
Hanyu ZHAO
Zhao Hanyu
Jinliang YIN
Yin Jinliang
Bing Bai
Bai Bing
Original Assignee
Tianjin University Of Technology
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 Tianjin University Of Technology filed Critical Tianjin University Of Technology
Publication of LT2021501A publication Critical patent/LT2021501A/en
Publication of LT6944B publication Critical patent/LT6944B/en

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS 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
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28—Conversion 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
    • H02M3/325—Conversion 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
    • H02M3/335—Conversion 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
    • H02M3/33569—Conversion 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
    • H02M3/33576—Conversion 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
    • H02M3/33584—Bidirectional converters
    • Y—GENERAL 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B70/00—Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
    • Y02B70/10—Technologies 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

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

Abstract

The present disclosure relates to a resonant direct current (DC)-DC converter, including an input capacitive voltage divider circuit, a three-level arm, a two-level arm, a series resonance unit, a transformer, and a bridge rectifying unit. The resonant DC-DC converter has a structure including the three-level arm, the two-level arm, and the bridge rectifying unit, and combines the three-level bridge structure and a conventional bridge structure that supports full-bridge/half-bridge switching. Based on a working mode of a dynamic voltage regulator on a supercapacitor side, a same circuit can perform switching among three working modes. This is compatible with a wide fluctuation range of an input voltage of the supercapacitor while stabilizing a voltage of a DC bus, ensures a wide input voltage range of the resonant DC-DC converter, and extends a voltage gain range.

Description

TECHNIKOS SRITISTECHNICAL FIELD

Išradimas yra susijęs su keitiklių techninio pritaikymo sritimi, o konkrečiai rezonansiniu nuolatinės srovės (DC-DC) keitikliu.The invention relates to the field of technical application of converters, and specifically to a resonant direct current (DC-DC) converter.

TECHNIKOS LYGISSTATE OF THE ART

Dėl didelio mąsto atsinaujinančios energijos išteklių naudojimo ir plėtros, atsivėrė keliai pasaulinėms energijos ir aplinkosaugos problemoms spręsti. Be to, nuolatinės srovės arba ne maitinimo dažnio kintamąją srovę tiekia tokie įrenginiai, kaip fotoelektriniai įrenginiai, vėjo turbinos, kuro ir energijos saugojimo elementai. Šiuo metu automobilių, mobiliųjų telefonų, šviesos (LED) diodų apšvietimo įtaisų ir DC kintamojo dažnio variklių apkrovai naudojama nuolatinė srovė. Todėl pastaraisiais metais atsirado nuolatinės srovės mikroenergijos sistemos.Due to the large-scale use and development of renewable energy resources, ways have been opened to solve global energy and environmental problems. In addition, DC or off-frequency AC is supplied by devices such as photovoltaics, wind turbines, fuel and energy storage cells. Currently, cars, mobile phones, light emitting diode (LED) lighting devices and DC AC motors are used to load DC. Therefore, DC micropower systems have emerged in recent years.

Nuolatinės srovės mikroenergijos sistemoje atiduodamoji galia ir atsinaujinančios energijos apkrova svyruoja atsitiktinai. Tai turi įtakos nuolatinės srovės mikroenergijos sistemos šynos įtampai, jos saugumui ir stabiliam veikimui. Todėl mikroenergijos sistemoje energijos saugojimo elementai, pvz., akumuliatorius ir superkondensatorius yra sujungiami, kad būtų slopinamas galios svyravimas ir išlaikomas DC šynos įtampos svyravimas. Superkondensatoriaus išėjimo įtampa svyruoja plačiu diapazonu. Tam yra reikalingas nuolatinės srovės (DC-DC) keitiklis, kad sistema efektyviai veiktų plačiame įėjimo įtampos diapazone. Svarbu sukurti dvikryptį DC-DC keitiklį su plačiu įėjimo įtampos diapazonu.In a DC micro-energy system, output power and renewable energy load fluctuate randomly. This affects the bus voltage of the DC micropower system, its safety and stable operation. Therefore, in a micro-energy system, energy storage elements such as battery and supercapacitor are combined to suppress the power fluctuation and maintain the DC bus voltage fluctuation. The output voltage of the supercapacitor varies over a wide range. This requires a direct current (DC-DC) converter to allow the system to operate efficiently over a wide range of input voltages. It is important to design a bidirectional DC-DC converter with a wide input voltage range.

Artimiausiame patento dokumente CN108900097A (publikuotame 2018 m. lapkričio 27 d.) aprašomas rezonansinis keitiklis ir nurodoma elektrinės galios ir elektroninės įrangos techninio pritaikymo sritis. Rezonansinį keitiklį sudaro įėjimo pusės pusiau tiltelio lygio grandinė ir išėjimo pusės pusiau tiltelio trijų lygių grandinė, kai įėjimo pusės pusiau tiltelio grandinė ir išėjimo pusės pusiau tiltelio trijų lygio grandinė yra atitinkamai sujungtos su aukšto dažnio įtampos transformatoriumi per pagrindinio fronto rezonansinę grandinę ir papildomos pusės rezonansinę grandinę, o pusiau tiltelio trijų lygių grandinė naudojama išlyginimui ir apgrąžai. Rezonansinė grandinė yra naudojama švelniam perjungimo valdymui. Aukšto dažnio įtampos transformatorius naudojama izoliavimui ir įtampos transformavimui. Pagrindinio fronto rezonansinio tinklo išėjimo pusė yra jungiama su aukšto dažnio transformatoriaus TR pagrindiniu frontu. Aukšto dažnio įtampos transformatoriaus TR papildomas frontas yra jungiamas su papildomo fronto rezonansinio tinklo įėjimo puse. Papildomo fronto rezonansinio tinklo įėjimo pusė jungiama su pusiau tiltelio trijų lygių grandinės išėjimo puse. Išėjimo pusės pusiau tiltelio lygio grandinės išėjimo pusė jungiama su maitinimo tiekimo išėjimo puse.The most recent patent document CN108900097A (published on November 27, 2018) describes a resonant converter and indicates the technical application field of electric power and electronic equipment. The resonant converter consists of an input-side half-bridge level circuit and an output-side half-bridge three-level circuit, where the input-side half-bridge circuit and the output-side half-bridge three-level circuit are respectively connected to the high-frequency voltage transformer through the main-front resonant circuit and the auxiliary-side resonant circuit , and a half-bridge three-level circuit is used for equalization and feedback. A resonant circuit is used for smooth switching control. The high frequency voltage transformer is used for isolation and voltage transformation. The output side of the main front resonant network is connected to the main front of the high frequency transformer TR. The additional front of the high-frequency voltage transformer TR is connected to the input side of the additional front resonant network. The input side of the additional front resonant network is connected to the output side of the half-bridge three-level circuit. The output side of the half-bridge level circuit is connected to the output side of the power supply.

Esami tyrimai rodo, kad superkondensatorius jungiamas su nuolatinės srovės mikrotinkleliu per dvikryptę galios mažinimo / didinimo grandinę, 1 pav. Topologija yra paprasta ir ekonomiška. Tačiau topologijoje stiprinimą galima reguliuoti tik keičiant perjungimo įtaiso darbo ciklą. Todėl stiprinimo diapazonas yra mažas, o dėl izoliacijos stokos negalima užtikrinti saugumo.Existing research shows that the supercapacitor is coupled to the DC microgrid via a bidirectional power step-down/step-up circuit, Figure 1. The topology is simple and economical. However, in the topology, the gain can only be adjusted by changing the duty cycle of the switching device. As a result, the gain range is small, and safety cannot be guaranteed due to the lack of isolation.

IŠRADIMO ESMĖESSENCE OF THE INVENTION

Šio išradimo tikslas - pateikti rezonansinį nuolatinės srovės (DC-DC) keitiklį, kuris būtų suderinamas naudoti esant plačiam superkondensatoriaus įėjimo įtampos svyravimo diapazonui, stabilizuojant DC šynos įtampą ir išplečiant įtampos stiprinimo diapazoną.It is an object of the present invention to provide a resonant direct current (DC-DC) converter which is compatible for use over a wide range of supercapacitor input voltage swing, stabilizing the DC bus voltage and extending the voltage gain range.

Norint pasiekti prieš tai nurodytų tikslų, šiame išradime pateikiami toliau nurodyti sprendimai.In order to achieve the foregoing objectives, the present invention provides the following solutions.

Rezonansinis DC-DC keitiklis yra su talpinio įėjimo įtampos dalytuvo grandine, trijų lygių petimi, dviejų lygių petimi, nuosekliuoju rezonansiniu bloku, transformatoriumi irtiltelinio lyginimo bloku.The resonant DC-DC converter is equipped with a capacitive input voltage divider circuit, a three-level arm, a two-level arm, a series resonant unit, a transformer and a bridge rectifier unit.

Teigiamas superkondensatoriaus elektrodas yra atskirai jungiamas su talpinio įėjimo įtampos dalytuvo grandinės vienu gnybtu, trijų lygių peties pirmuoju įėjimo gnybtu ir dviejų lygių peties pirmuoju įėjimo gnybtu. Superkondensatoriaus neigiamas elektrodas yra atskirai jungiamas su kitu įėjimo įtampos talpinio dalytuvo grandinės gnybtu, trijų lygių peties antruoju įėjimo gnybtu ir dviejų lygių peties antruoju įėjimo gnybtu. Trijų lygių peties trečiasis įėjimo gnybtas jungiamas su įėjimo įtampos dalytuvo grandinės įtampos dalinimo gnybtu, o trijų lygių peties išėjimo gnybtas jungiamas su nuosekliojo rezonansinio bloko pirmuoju gnybtu.The positive electrode of the supercapacitor is separately connected to one terminal of the capacitive input voltage divider circuit, the three-level shoulder first input terminal, and the two-level shoulder first input terminal. The negative electrode of the supercapacitor is separately connected to the other terminal of the input voltage capacitive divider circuit, the second input terminal of the three-level shoulder, and the second input terminal of the two-level shoulder. The third input terminal of the three-level arm is connected to the voltage dividing terminal of the input voltage divider circuit, and the output terminal of the three-level arm is connected to the first terminal of the series resonant unit.

Transformatoriaus pagrindinės ritės du gnybtai yra atitinkamai jungiami su dviejų lygių peties išėjimo gnybtu ir kitu nuosekliojo rezonansinio bloko gnybtu. Transformatoriaus antrinės ritės du gnybtai yra atitinkamai jungiami su tiltelinio lyginimo bloko pirmuoju ir antruoju įėjimo gnybtais, o tiltelinio lyginimo bloko išėjimo gnybtas jungiamas su DC šyna.The two terminals of the main coil of the transformer are respectively connected to the output terminal of the two-level arm and the other terminal of the series resonant unit. The two terminals of the secondary coil of the transformer are respectively connected to the first and second input terminals of the bridge rectifier unit, and the output terminal of the bridge rectifier unit is connected to the DC bus.

Vadovaujantis konkrečiais šio išradimo įgyvendinimo pavyzdžiais, tai turi toliau nurodytą techninį poveikį.According to specific examples of the implementation of the present invention, it has the following technical effect.

Šiuo išradimu aprašomas rezonansinis DC-DC keitiklis. Rezonansinio DCDC keitiklio konstrukciją sudaro trijų lygių petys, dviejų lygių petys, tiltelinis lyginimo blokas ir trijų lygių tiltelio konstrukcija bei įprastinė tiltelio konstrukcija, palaikanti viso tiltelio / pusės tiltelio perjungimą. Pagal dinaminio įtampos reguliatoriaus superkondensatoriaus pusės darbo režimą, ta pati grandinė gali perjungti tris darbinius režimus. Tai yra suderinama su superkondensatoriaus plačiu įėjimo įtampos svyravimo diapazonu, stabilizuojant DC šynos įtampą, ir užtikrinamas rezonansinio DC-DC keitiklio platus įėjimo įtampos diapazonas bei išplečiamas įtampos stiprinimo diapazonas.The present invention describes a resonant DC-DC converter. The structure of the resonant DCDC converter consists of a three-level shoulder, two-level shoulder, a bridge rectifier block and a three-level bridge structure and a conventional bridge structure that supports full-bridge/half-bridge switching. According to the working mode of the supercapacitor half of the dynamic voltage regulator, the same circuit can switch three working modes. This is compatible with the supercapacitor's wide input voltage swing range by stabilizing the DC bus voltage, and provides the resonant DC-DC converter's wide input voltage range and expands the voltage gain range.

TRUMPAS BRĖŽINIŲ APRAŠYMASBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Siekiant aiškiau iliustruoti šio išradimo įgyvendinimo pavyzdžių techninius sprendimus ar ankstesnį techninį lygį, pridedami įgyvendinimo pavyzdžių brėžiniai toliau bus trumpai aprašomi. Reikėtų atkreipti dėmesį, kad toliau pateikiami pridedami brėžiniai tik iliustruoja kai kuriuos esamo išradimo įgyvendinimo pavyzdžius, tačiau kitus pridedamus brėžinius taip pat gali gauti vidutinės kvalifikacijos specialistai, neįdedami jokių kūrybinių pastangų.In order to more clearly illustrate the technical solutions or the prior art of embodiments of the present invention, the accompanying drawings of embodiments will be briefly described below. It should be noted that the following accompanying drawings are only illustrative of some exemplary embodiments of the present invention, but other accompanying drawings may also be obtained by those of ordinary skill in the art without any creative effort.

pav. pavaizduota esamo dvikrypčio DC/DC keitiklio topologija;Fig. the topology of an existing bidirectional DC/DC converter is depicted;

pav. pavaizduota rezonansinio DC-DC keitiklio struktūrinė schema pagal esamą išradimą;Fig. shows a schematic diagram of a resonant DC-DC converter according to the present invention;

pav. pavaizduota rezonansinio DC-DC keitiklio principinė schema vidutinės įtampos stiprinimo režimu pagal esamą išradimą, o pav. pavaizduota rezonansinio DC-DC keitiklio principinė schema žemos įtampos stiprinimo režimu pagal esamą išradimą.Fig. shows a schematic diagram of a resonant DC-DC converter in the medium voltage boost mode according to the present invention, and FIG. shows a schematic diagram of a resonant DC-DC converter in low voltage boost mode according to the present invention.

IŠSAMUS APRAŠYMASDETAILED DESCRIPTION

Toliau aiškiai ir išsamiai aprašomi esamo išradimo įgyvendinimo pavyzdžių techniniai sprendimai, nurodant esamo išradimo įgyvendinimo pavyzdžių pridedamus brėžinius. Akivaizdu, kad aprašyti įgyvendinimo pavyzdžiai yra tik dalis, o ne visi esamo išradimo įgyvendinimo pavyzdžiai. Neįdedant kūrybinių pastangų, vidutinės kvalifikacijos specialisto gautiems visiems kitiems esamo išradimo įgyvendinimo pavyzdžiams turi būti taikoma esamo atradimo teisinė apsauga.Next, the technical solutions of the examples of implementation of the present invention are described clearly and in detail, referring to the attached drawings of the examples of implementation of the present invention. It is clear that the described examples of implementation are only a part and not all examples of implementation of the present invention. In the absence of creative efforts, all other examples of the implementation of the present invention obtained by a person of ordinary skill shall be subject to the legal protection of the present invention.

Šio išradimo tikslas - pateikti rezonansinį nuolatinės srovės (DC-DC) keitiklį, kuris būtų suderinamas naudoti esant plačiam superkondensatoriaus įėjimo įtampos svyravimo diapazonui stabilizuojant DC šynos įtampą ir išplečiant įtampos stiprinimo diapazoną.It is an object of the present invention to provide a resonant direct current (DC-DC) converter which is compatible for use over a wide range of supercapacitor input voltage swing by stabilizing the DC bus voltage and extending the voltage gain range.

Siekiant aiškiau ir išsamiau įgyvendinti esamo išradimo prieš tai nurodytąjį tikslą, savybes ir privalumus, esamas išradimas toliau yra aprašomas išsamiau nurodant pridedamus brėžinius ir konkrečius įgyvendinimus.In order to more clearly and fully realize the foregoing object, features and advantages of the present invention, the present invention is described below in more detail with reference to the accompanying drawings and specific embodiments.

Pritaikymo pagrindimui, kai superkondensatoriaus įėjimo įtampa svyruoja plačiu diapazonu, pagal esamą išradimą pateikiamas rezonansinis DC-DC keitiklis, kurį galima perjungti keliais režimais ir jis palaiko platų įėjimo įtampos diapazoną. Kaip pavaizduota 2 pav., DC-DC keitiklis yra su talpinio įėjimo įtampos dalytuvo grandine, trijų lygių petimi, dviejų lygių petimi, nuosekliuoju rezonansiniu bloku, transformatoriumi irtiltelinio lyginimo bloku.To justify an application where the input voltage of the supercapacitor varies over a wide range, the present invention provides a resonant DC-DC converter that can be switched in multiple modes and supports a wide input voltage range. As shown in Figure 2, the DC-DC converter is equipped with a capacitive input voltage divider circuit, a three-level arm, a two-level arm, a series resonant unit, a transformer, and a bridge rectifier unit.

Teigiamas superkondensatoriaus elektrodas yra atskirai jungiamas su talpinio įėjimo įtampos dalytuvo grandinės vienu gnybtu, trijų lygių peties pirmuoju įėjimo gnybtu ir dviejų lygių peties pirmuoju įėjimo gnybtu. Superkondensatoriaus neigiamas elektrodas yra atskirai jungiamas su kitu įėjimo įtampos talpinio dalytuvo grandinės gnybtu, trijų lygių peties antruoju įėjimo gnybtu ir dviejų lygių peties antruoju įėjimo gnybtu. Trijų lygių peties trečiasis įėjimo gnybtas jungiamas su įėjimo įtampos talpinio dalytuvo grandinės įtampos dalinimo gnybtu, o trijų lygių peties išėjimo gnybtas yra jungiamas su nuosekliojo rezonansinio bloko vienu gnybtu.The positive electrode of the supercapacitor is separately connected to one terminal of the capacitive input voltage divider circuit, the three-level shoulder first input terminal, and the two-level shoulder first input terminal. The negative electrode of the supercapacitor is separately connected to the other terminal of the input voltage capacitive divider circuit, the second input terminal of the three-level shoulder, and the second input terminal of the two-level shoulder. The third input terminal of the three-level arm is connected to the voltage divider terminal of the input voltage capacitive divider circuit, and the output terminal of the three-level arm is connected to one terminal of the series resonant unit.

Transformatoriaus pagrindinės ritės du gnybtai yra atitinkamai jungiami su dviejų lygių peties išėjimo gnybtu ir kitu nuosekliojo rezonansinio bloko gnybtu. Transformatoriaus antrinės ritės du gnybtai yra atitinkamai jungiami su tiltelinio lyginimo bloko pirmuoju ir antruoju įėjimo gnybtais. Tiltelinio lyginimo bloko išėjimo gnybtas jungiamas su DC šyna.The two terminals of the main coil of the transformer are respectively connected to the output terminal of the two-level arm and the other terminal of the series resonant unit. The two terminals of the secondary coil of the transformer are respectively connected to the first and second input terminals of the bridge rectifier unit. The output terminal of the bridge rectifier is connected to the DC bus.

Rezonansinis DC-DC keitiklis taip pat yra su filtravimo kondensatoriumi. Tiltelinio lyginimo bloko išėjimo gnybtas yra jungiamas su DC šyna po to, kai lygiagrečiai sujungiamas su filtravimo kondensatoriumi.A resonant DC-DC converter also comes with a filter capacitor. The output terminal of the bridge rectifier is connected to the DC bus after being connected in parallel with the filter capacitor.

Talpinio įėjimo įtampos dalytuvo grandinę sudaro C1 ir C2 kondensatoriai.The capacitive input voltage divider circuit consists of capacitors C1 and C2.

C1 kondensatoriaus vienas gnybtas yra atskirai jungiamas su superkondensatoriaus teigiamu elektrodu, trijų lygių peties pirmuoju įėjimo gnybtu ir dviejų lygių peties pirmuoju įėjimo gnybtu. C1 kondensatoriaus kitas gnybtas yra jungiamas su C2 kondensatoriaus vienu gnybtu. C2 kondensatoriaus kitas gnybtas yra jungiamas su superkondensatoriaus neigiamu elektrodu, o trijų lygių peties antrasis įėjimo gnybtas yra jungiamas su dviejų lygių peties antruoju įėjimo gnybtu.One terminal of the capacitor C1 is separately connected to the positive electrode of the supercapacitor, the three-level shoulder first input terminal and the two-level shoulder first input terminal. The other terminal of capacitor C1 is connected to one terminal of capacitor C2. The other terminal of the capacitor C2 is connected to the negative electrode of the supercapacitor, and the second input terminal of the three-level arm is connected to the second input terminal of the two-level arm.

C1 kondensatoriaus kito gnybto jungimo taškas ir C2 kondensatoriaus vienas gnybtas naudojami kaip įėjimo įtampos talpinio dalytuvo grandinės įtampos dalinimo gnybtas.The connection point of the other terminal of capacitor C1 and one terminal of capacitor C2 are used as the voltage dividing terminal of the input voltage capacitive divider circuit.

Trijų lygių petys turi galios jungiklio tranzistorių Qi, galios jungiklio tranzistorių Q2, galios jungiklio tranzistorių Q3, galios jungiklio tranzistorių Q4, atvirkštinės grandinės diodą Di ir atvirkštinės grandinės diodą D2.The three-level arm has power switch transistor Qi, power switch transistor Q2, power switch transistor Q3, power switch transistor Q4, reverse circuit diode Di and reverse circuit diode D2.

Galios jungiklio tranzistoriaus Q1 santaka yra atskirai jungiama su superkondensatoriaus teigiamu elektrodu, įėjimo įtampos talpinio dalytuvo grandinės vienu gnybtu ir dviejų lygių peties pirmuoju įėjimo gnybtu. Galios jungiklio tranzistoriaus Qi šaltinis yra jungiamas su galios jungiklio tranzistoriaus Q2 santaka. Galios jungiklio tranzistoriaus Q2 šaltinis yra jungiamas su galios jungiklio tranzistoriaus Q3 santaka. Galios jungiklio tranzistoriaus Q3 šaltinis yra jungiamas su galios jungiklio tranzistoriaus Q4 santaka. Galios jungiklio tranzistoriaus Q4 šaltinis yra jungiamas su superkondensatoriaus neigiamu elektrodu, įėjimo įtampos talpinio dalytuvo grandinės kitu gnybtu ir dviejų lygių peties antruoju įėjimo gnybtu.The junction of the power switch transistor Q1 is separately connected to the positive electrode of the supercapacitor, one terminal of the input voltage capacitive divider circuit, and the first input terminal of the two-level arm. The source of the power switch transistor Qi is connected to the junction of the power switch transistor Q2. The source of power switch transistor Q2 is connected to the junction of power switch transistor Q3. The source of power switch transistor Q3 is connected to the junction of power switch transistor Q4. The source of the power switch transistor Q4 is connected to the negative electrode of the supercapacitor, the other terminal of the input voltage capacitive divider circuit, and the second input terminal of the two-level arm.

Atvirkštinės grandinės diodo D1 neigiamas elektrodas, galios jungiklio tranzistoriaus Qi šaltinis ir galios jungiklio tranzistoriaus Q2 santaka yra jungiami naudojant tą patį tašką. Atvirkštinės grandinės diodo D2 teigiamas elektrodas, galios jungiklio tranzistoriaus Q3 šaltinis ir galios jungiklio tranzistoriaus Q4 santaka yra jungiami naudojant tą patį tašką. Atvirkštinės grandinės diodo D1 teigiamas elektrodas yra jungiamas su atvirkštinės grandinės diodo D2 neigiamu elektrodu.The negative electrode of the reverse circuit diode D1, the source of the power switch transistor Qi and the junction of the power switch transistor Q2 are connected using the same point. The positive electrode of the reverse circuit diode D2, the source of the power switch transistor Q3 and the junction of the power switch transistor Q4 are connected using the same point. The positive electrode of the reverse circuit diode D1 is connected to the negative electrode of the reverse circuit diode D2.

Galios jungiklio tranzistoriaus Qi santaka yra naudojama kaip trijų lygių peties pirmasis įėjimo gnybtas, galios jungiklio tranzistoriaus Q4 šaltinis naudojamas kaip trijų lygių peties antrasis įėjimo gnybtas, atvirkštinės grandinės diodo Di teigiamo elektrodo jungimo taškas ir atvirkštinės grandinės diodo D2 neigiamas elektrodas naudojami kaip trijų lygių peties trečiasis įėjimo gnybtas, o galios jungiklio tranzistoriaus Q2 šaltinio jungimo taškas ir galios jungiklio tranzistoriaus Q3 santaka naudojami kaip trijų lygių peties išėjimo gnybtas.The junction of the power switch transistor Qi is used as the first input terminal of the three-level arm, the source of the power switch transistor Q4 is used as the second input terminal of the three-level arm, the connection point of the positive electrode of the reverse circuit diode Di and the negative electrode of the reverse circuit diode D2 are used as the third of the three-level arm input terminal, and the source junction of power switch transistor Q2 and the junction of power switch transistor Q3 are used as the three-level shoulder output terminal.

Dviejų lygių petį sudaro galios jungiklio tranzistorius Qs ir galios jungiklio tranzistorius Qe.The two-level arm consists of a power switch transistor Qs and a power switch transistor Qe.

Galios jungiklio tranzistoriaus Q5 santaka yra atskirai jungiama su superkondensatoriaus teigiamu elektrodu, įėjimo įtampos talpinio dalytuvo grandinės vienu gnybtu ir trijų lygių peties pirmuoju įėjimo gnybtu. Galios jungiklio tranzistoriaus Qs šaltinis yra jungiamas su galios jungiklio tranzistoriaus Qs santaka. Galios jungiklio tranzistoriaus Qe šaltinis yra atskirai jungiamas su superkondensatoriaus neigiamu elektrodu, įėjimo įtampos talpinio dalytuvo grandinės kitu gnybtu ir trijų lygių peties antruoju įėjimo gnybtu.The junction of the power switch transistor Q5 is separately connected to the positive electrode of the supercapacitor, one terminal of the input voltage capacitive divider circuit, and the first input terminal of the three-level arm. The source of the power switch transistor Qs is connected to the junction of the power switch transistor Qs. The Qe source of the power switch transistor is separately connected to the negative electrode of the supercapacitor, the other terminal of the input voltage capacitive divider circuit, and the second input terminal of the three-level arm.

Galios jungiklio tranzistoriaus Q5 santaka yra naudojama kaip dviejų lygių peties pirmasis įėjimo gnybtas, galios jungiklio tranzistoriaus Qe šaltinis naudojamas kaip dviejų lygių peties antrasis įėjimo gnybtas, o galios jungiklio tranzistoriaus Q5 šaltinio jungimo taškas ir galios jungiklio tranzistoriaus Qe santaka naudojami kaip dviejų lygių peties išėjimo gnybtas.The junction of the power switch transistor Q5 is used as the first input terminal of the two-level arm, the source of the power switch transistor Qe is used as the second input terminal of the two-level arm, and the junction point of the source of the power switch transistor Q5 and the junction of the power switch transistor Qe are used as the output terminal of the two-level arm .

Nuoseklųjį rezonansinį bloką sudaro kondensatorius Cr ir induktorius Lr. Kondensatoriaus Cr vienas gnybtas jungiamas su trijų lygių peties išėjimo gnybtu, kondensatoriaus Cr kitas gnybtas jungiamas su induktoriaus Lr vienu gnybtu, o indiktoriaus Lr kitas gnybtas jungiamas su transformatoriaus pagrindinės ritės vienu gnybtu.The series resonant unit consists of a capacitor Cr and an inductor Lr. One terminal of the capacitor Cr is connected to the output terminal of the three-level arm, the other terminal of the capacitor Cr is connected to one terminal of the inductor Lr, and the other terminal of the inductor Lr is connected to one terminal of the main coil of the transformer.

Transformatoriaus sukimo santykis yra n:1.The turns ratio of the transformer is n:1.

Tiltelinį lyginimo bloką sudaro galios jungiklio tranzistorius Q7, galios jungiklio tranzistorius Qs, galios jungiklio tranzistorius Q9, ir galios jungiklio tranzistorius Q10.The bridge rectifier unit consists of power switch transistor Q7, power switch transistor Qs, power switch transistor Q9, and power switch transistor Q10.

Galios jungiklio tranzistoriaus Q7 santaka jungiama su DC šynos teigiamu elektrodus, o galios jungiklio tranzistoriaus Q7 šaltinis jungiamas su galios jungiklio tranzistoriaus Qs santaka. Galios jungiklio tranzistoriaus Qs šaltinis yra jungiamas su DC šynos neigiamu elektrodu.The junction of the power switch transistor Q7 is connected to the positive electrode of the DC bus, and the source of the power switch transistor Q7 is connected to the junction of the power switch transistor Qs. The Qs source of the power switch transistor is connected to the negative electrode of the DC bus.

Galios jungiklio tranzistoriaus Q9 santaka jungiama su DC šynos teigiamu elektrodus, o galios jungiklio tranzistoriaus Q9 šaltinis jungiamas su galios jungiklio tranzistoriaus Q10 santaka. Galios jungiklio tranzistoriaus Q10 šaltinis yra jungiamas su DC šynos neigiamu elektrodu.The junction of the power switch transistor Q9 is connected to the positive electrode of the DC bus, and the source of the power switch transistor Q9 is connected to the junction of the power switch transistor Q10. The source of the power switch transistor Q10 is connected to the negative electrode of the DC bus.

Galios jungiklio tranzistoriaus Q7 šaltinio jungimo taškas ir galios jungiklio tranzistoriaus Qs santaka naudojama kaip tiltelinio lyginimo bloko pirmasis įėjimo gnybtas. Galios jungiklio tranzistoriaus Q9 šaltinio jungimo taškas ir galios jungiklio tranzistoriaus Q10 santaka naudojama kaip tiltelinio lyginimo bloko antrasis įėjimo gnybtas, o galios jungiklio tranzistoriaus Q9 santaka ir galios jungiklio tranzistoriaus Q10 šaltinis naudojami kaip tiltelinio lyginimo bloko išėjimo gnybtas.The junction point of the source of the power switch transistor Q7 and the junction of the power switch transistor Qs is used as the first input terminal of the bridge rectifier block. The junction point of the source of the power switch transistor Q9 and the junction of the power switch transistor Q10 are used as the second input terminal of the bridge rectifier unit, and the junction of the power switch transistor Q9 and the source of the power switch transistor Q10 are used as the output terminal of the bridge rectifier unit.

Trijų lygių technologija ir viso tiltelio / pusės tiltelio perjungimo technologija yra derinamos norint išplėsti įtampos stiprinimo diapazoną. Atliekant fazių perjungimo valdymą keitiklis gali lanksčiai veikti abiem kryptimis. Be to, pagal superkondensatoriaus pusės dinaminio įtampos reguliatoriaus darbo režimą galima išgauti platų stiprinimo diapazoną, kuris būtų suderinamas su plačiu superkondensatoriaus įtampos svyravimo diapazonu.Three-level technology and full-bridge/half-bridge switching technology are combined to extend the voltage gain range. With phase-shift control, the inverter can operate flexibly in both directions. In addition, according to the operation mode of the supercapacitor-side dynamic voltage regulator, a wide gain range can be obtained that is compatible with the wide voltage swing range of the supercapacitor.

Esamo išradimo pagrindiniai parametrai yra superkondicionieriaus įtampa Vsc, DC šynos įtampa Vbus, DC šynos srovė /bus, stačiakampės bangos įtampos Vti išėjimas per lyginimo / apgręžimo bloką superkondensatoriaus pusėje, stačiakampės bangos įtampos Vt2 išėjimas per lyginimo Z apgręžimo bloką DC šynos pusėje, transformatoriaus sukimo santykis T, kuris yra n:1, konverterio perjungimo tranzistoriaus valdymo dažnis fs, nuosekliojo tūrinio rezonatoriaus pilnutinė varža X ir DC šynos ekvivalentiška apkrovos varža Rl. Be to, superkondensatoriaus vardinė įtampa apibrėžiama kaip Vn.The main parameters of the present invention are the super conditioner voltage Vsc, the DC bus voltage Vbus, the DC bus current /bus, the square wave voltage Vti output through the rectification/inverting block on the supercapacitor side, the square wave voltage Vt2 output through the rectification Z inversion block on the DC bus side, the transformer turns ratio T which is n:1, the control frequency fs of the converter switching transistor, the total impedance X of the series volume resonator and the DC bus equivalent load impedance Rl. Also, the rated voltage of a supercapacitor is defined as Vn.

Tenkinamos toliau nurodytos formulės:The following formulas are satisfied:

vv

I 7 BUSI 7 WILL

Kai pasikeičia superkondensatoriaus įtampa, stačiakampės bangos įtampos Vti išėjimo per lyginimo / apgręžimo bloką superkondensatoriaus pusėje pagrindinio komponento amplitudę galima koreguoti įjungiant / išjungiant perjungimo tranzistorius nuo Qi iki Qe. Taip keitiklis gali perjungti aukštos įtampos stiprinimo režimą, vidutinės įtampos stiprinimo režimą ir žemos įtampos stiprinimo režimą, pagal šį išradimą užtikrinant platų keitiklio įėjimo įtampos diapazoną.When the supercapacitor voltage changes, the main component amplitude of the square wave voltage Vti output through the rectifier/inverting block on the supercapacitor side can be adjusted by turning on/off the switching transistors Qi to Qe. Thus, the inverter can switch between a high-voltage boost mode, a medium-voltage boost mode and a low-voltage boost mode, providing a wide input voltage range of the inverter according to the present invention.

Superkondensatoriaus įtampa Vsc keičiasi realiu laiku atsižvelgiant į įkrovimo / iškrovimo būseną ir likusią superkondensatoriaus talpą, taigi, svyruoja plačiu diapazonu. Išskirtinis esamo išradimo pranašumas yra tas, kad keitiklio stiprinimo režimą galima perjungti realiu laiku atsižvelgiant į superkondensatoriaus įtampą, kuri būtų suderinama su superkondensatoriaus plačiu įėjimo įtampos svyravimo diapazonu tuo pat metu stabilizuojant DC šynos įtampą. Konkrečiai, kai Vscž 0,8 Vn, grandinė veikia žemos įtampos režimu, kai 0,8 Vn > Vscž 0,4 Vn, grandinė veikia vidutinės įtampos režimu, o kai Vsc < 0,4 Vn, grandinė veikia aukštos įtampos režimu.The supercapacitor voltage Vsc changes in real time according to the charge/discharge state and the remaining capacity of the supercapacitor, thus fluctuating over a wide range. A distinct advantage of the present invention is that the boost mode of the converter can be switched in real-time based on the supercapacitor voltage to be compatible with the supercapacitor's wide input voltage swing range while simultaneously stabilizing the DC bus voltage. Specifically, when Vscž 0.8 Vn, the circuit operates in low voltage mode, when 0.8 Vn > Vscž 0.4 Vn, the circuit operates in medium voltage mode, and when Vsc < 0.4 Vn, the circuit operates in high voltage mode.

1) Aukštos įtampos stiprinimo režimas1) High voltage gain mode

Kai superkondensatoriaus įėjimo įtampa yra santykinai žema, kitaip tariant, kai Vsc < 0,4 Vn, keitiklis veikia aukštos įtampos stiprinimo režimu. Veikiant šiuo režimu, visi grandinės perjungimo tranzistoriai yra įjungti pagal fiksuotą 50 % darbo ciklą. Superkondensatoriaus pusės lyginimo / apgręžimo bloke tuo pat metu įjungiami Qi, Q2 ir Qs, ir tuo pat metu įjungiami Q3, Q4 ir Qs. Kai Qi, Q2 ir Qs yra įjungti, Vti = Vsc. Kai Q3, Q4 ir Qs yra įjungti, Vti =-Vsc. Dvi perjungimo tranzistorių grupės yra įjungiamos papildydamos viena kitą. Superkondensatoriaus pusės lyginimo / apgręžimo bloko išėjimo įtampa Vti yra stačiakampės bangos įtampa, kurios darbinis ciklas yra 50 %, o amplitudė yra ±Vsc. DC šynos pusės lyginimo / apgręžimo bloke tuo pat metu įjungiami Q7 ir Q10, ir tuo pat metu įjungiami Qs ir Qg. Kai Q? ir Q10 yra įjungti, Vt2 = Vbus. Kai Qs ir Q9 yra įjungti, Vt2=-Vbus. Dvi perjungimo tranzistorių grupės yra įjungiamos papildydamos viena kitą. DC šynos pusės lyginimo / apgręžimo bloko įėjimo įtampa Vt2 yra stačiakampės bangos įtampa, kurios darbinis ciklas yra 50 %, o amplitudė yra ±Vbus. Taikoma fazių perjungimo valdymo strategija. Fazės perjungimo kampas φ tarp Vti ir Vt2 yra valdomas, kad būtų valdomas į superkondensatoriaus ir DC šynos puses perduodamos energijos dydis bei kryptis. Kai Vri viršija Vt2, φ yra apibrėžiamas kaip teigiama vertė ir energija perduodama iš superkondensatoriaus pusės į DC šynos pusę. Priešingu atveju, φ yra apibrėžiamas kaip neigiama vertė ir energija perduodama iš DC šynos pusės į superkondensatoriaus pusę. Veikiant šiuo režimu, santykis tarp DC šynos įtampos Vbus ir superkondensatoriaus įtampos Vsc yra toks:When the input voltage of the supercapacitor is relatively low, in other words, when Vsc < 0.4 Vn, the converter operates in the high-voltage boost mode. In this mode, all switching transistors in the circuit are on at a fixed duty cycle of 50%. In the supercapacitor side rectifying/inverting block, Qi, Q2, and Qs are simultaneously turned on, and Q3, Q4, and Qs are simultaneously turned on. When Qi, Q2 and Qs are on, Vti = Vsc. When Q3, Q4 and Qs are on, Vti =-Vsc. The two groups of switching transistors are turned on by complementing each other. The output voltage Vti of the supercapacitor side rectifier/inverter unit is a square wave voltage with a duty cycle of 50% and an amplitude of ±Vsc. In the DC bus side rectifying/inverting block, Q7 and Q10 are turned on simultaneously, and Qs and Qg are turned on simultaneously. When Q? and Q10 are on, Vt2 = Vbus. When Qs and Q9 are on, Vt2=-Vbus. The two groups of switching transistors are turned on complementary to each other. The input voltage Vt2 of the DC bus-side rectifier/inverter unit is a square wave voltage with a duty cycle of 50% and an amplitude of ±Vbus. A phase switching control strategy is applied. The phase shift angle φ between Vti and Vt2 is controlled to control the amount and direction of energy transferred to the supercapacitor and DC bus sides. When Vri exceeds Vt2, φ is defined as a positive value and energy is transferred from the supercapacitor side to the DC bus side. Otherwise, φ is defined as a negative value and energy is transferred from the DC bus side to the supercapacitor side. In this mode, the relationship between the DC bus voltage Vbus and the supercapacitor voltage Vsc is:

8nRLVsc sinę?8nR L V sc siné?

Perduodamoji galia P yra:The transmitted power P is:

2) Vidutinės įtampos stiprinimo režimas2) Medium voltage gain mode

Kai superkondensatoriaus įėjimo įtampa yra vidutinė, kitaip tariant, kai 0,8 Vn> Vscž 0,4 Vn, keitiklis veikia vidutinės įtampos stiprinimo režimu. Šiame režime, kaip pavaizduota 3 pav., Qs yra visada išjungtas, Qs yra visada įjungtas, o kiti perjungimo tranzistoriais yra visi įjungti pagal fiksuotą 50 % darbinį ciklą. Superkondensatoriaus pusės lyginimo / apgręžimo bloke tuo pat metu įjungiami Qi ir Q2, ir tuo pat metu įjungiami Q3 ir Q4. Kai Qi ir Q2 yra įjungti, Vti = Vsc. Kai Q3 ir Q4 yra įjungti, Vri = 0. Dvi perjungimo tranzistorių grupės yra įjungiamos papildydamos viena kitą. Superkondensatoriaus pusės lyginimo / apgręžimo bloko išėjimo įtampa Vti yra stačiakampės bangos įtampa, kurios darbinis ciklas yra 50 %, o amplitudė yra Vsc arba 0. DC šynos pusės lyginimo / apgręžimo bloke tuo pat metu įjungiami Qz, ir Q10 ir tuo pat metu įjungiami Qs ir Q9. Kai Q7 ir Q10 yra įjungti, Vt2 = Vbus. Kai Qe ir Qg yra įjungti, Vt2=-Vbus. Dvi perjungimo tranzistorių grupės yra įjungiamos papildydamos viena kitą. DC šynos pusės lyginimo / apgręžimo bloko įėjimo įtampa Vt2 yra stačiakampės bangos įtampa, kurios darbinis ciklas yra 50 %, o amplitudė yra ±Vbus. Taikoma fazių perjungimo valdymo strategija. Fazės perjungimo kampas φ tarp Vn ir Vt2 yra valdomas, kad būtų valdomas į superkondensatoriaus ir DC šynos puses perduodamos energijos dydis bei kryptis. Kai Vti viršija Vt2, φ yra apibrėžiamas kaip teigiama vertė ir energija perduodama iš superkondensatoriaus pusės į DC šynos pusę. Priešingu atveju, φ yra apibrėžiamas kaip neigiama vertė ir energija perduodama iš DC šynos pusės į superkondensatoriaus pusę. Veikiant šiuo režimu, santykis tarp DC šynos įtampos Vbus ir superkondensatoriaus įtampos Vsc yra toks:When the input voltage of the supercapacitor is medium, in other words, when 0.8 Vn> Vscž 0.4 Vn, the converter operates in the medium voltage gain mode. In this mode, as shown in Figure 3, Qs is always off, Qs is always on, and the other switching transistors are all on at a fixed 50% duty cycle. In the supercapacitor side rectifying/inverting block, Qi and Q2 are turned on at the same time, and Q3 and Q4 are turned on at the same time. When Qi and Q2 are on, Vti = Vsc. When Q3 and Q4 are on, Vri = 0. The two groups of switching transistors are turned on in complementary fashion. The output voltage Vti of the supercapacitor side rectifier/inverter unit is a square wave voltage with a duty cycle of 50% and an amplitude of Vsc or 0. In the DC bus side rectifier/inverter unit, Qz and Q10 are turned on simultaneously and Qs and Q9. When Q7 and Q10 are on, Vt2 = Vbus. When Qe and Qg are on, Vt2=-Vbus. The two groups of switching transistors are turned on by complementing each other. The input voltage Vt2 of the DC bus-side rectifier/inverter unit is a square wave voltage with a duty cycle of 50% and an amplitude of ±Vbus. A phase switching control strategy is applied. The phase shift angle φ between Vn and Vt2 is controlled to control the amount and direction of energy transferred to the supercapacitor and DC bus sides. When Vti exceeds Vt2, φ is defined as a positive value and energy is transferred from the supercapacitor side to the DC bus side. Otherwise, φ is defined as a negative value and energy is transferred from the DC bus side to the supercapacitor side. In this mode, the relationship between the DC bus voltage Vbus and the supercapacitor voltage Vsc is:

4nRLVsc sin^p4nR L V sc sin^p

Perduodamoji galia P yra:The transmitted power P is:

sinę?sister in law?

3) Žemos įtampos stiprinimo režimas3) Low voltage gain mode

Kai superkondensatoriaus įėjimo įtampa yra santykinai aukšta, kitaip tariant, kai Vscž 0,8 Vn, keitiklis veikia žemos įtampos stiprinimo režimu. Šiame režime Qi ir Qs yra visada išjungti, Qe yra visada įjungtas, o kiti perjungimo tranzistoriais yra visi įjungti pagal fiksuotą 50 % darbinį ciklą. Superkondensatoriaus pusės lyginimo / apgręžimo bloke tuo pat metu įjungiami Q3, ir Q4, ir papildomai įjungiamas Q2. Kai Q2 yra įjungtas, Vfi = 0,5 Vsc. Kai Q3 ir Q4 yra įjungti, Vfi = 0. Superkondensatoriaus pusės lyginimo / apgręžimo bloko išėjimo įtampa Vti yra stačiakampės bangos įtampa, kurios darbinis ciklas yra 50 %, o amplitudė yra 0.5 Vsc arba 0. DC šynos pusės lyginimo / apgręžimo bloke tuo pat metu įjungiami Q7 ir Q10, ir tuo pat metu įjungiami Qs ir Q9. Kai Q7 ir Q10 yra įjungti, Vt2 = Vbus. Kai Qs ir Q9 yra įjungti, Vf2=Vbus. Dvi perjungimo tranzistorių grupės yra įjungiamos papildydamos viena kitą. DC šynos pusės lyginimo / apgręžimo bloko įėjimo įtampa Vt2 yra stačiakampės bangos įtampa, kurios darbinis ciklas yra 50 %, o amplitudė yra ±Vbus. Taikoma fazių perjungimo valdymo strategija. Fazės perjungimo kampas φ tarp Vti ir W2 yra valdomas, kad būtų valdomas į superkondensatoriaus ir DC šynos puses perduodamos energijos dydis bei kryptis. Kai Vti viršija Vt2, φ yra apibrėžiamas kaip teigiama vertė ir energija perduodama iš superkondensatoriaus pusės į DC šynos pusę. Priešingu atveju, φ yra apibrėžiamas kaip neigiama vertė ir energija perduodama iš DC šynos pusės į superkondensatoriaus pusę. Veikiant šiuo režimu, santykis tarp DC šynos įtampos Vbus ir superkondensatoriaus įtampos Vsc yra toks;When the input voltage of the supercapacitor is relatively high, in other words, when Vscž 0.8 Vn, the converter operates in the low-voltage boost mode. In this mode, Qi and Qs are always off, Qe is always on, and the other switching transistors are all on at a fixed 50% duty cycle. In the supercapacitor side smoothing/reversing block, Q3 and Q4 are turned on simultaneously, and Q2 is additionally turned on. When Q2 is on, Vfi = 0.5 Vsc. When Q3 and Q4 are on, Vfi = 0. The output voltage Vti of the supercapacitor side rectifier/inverter unit is a square wave voltage with a duty cycle of 50% and an amplitude of 0.5 Vsc or 0. DC bus side rectifier/inverter unit at the same time turns on Q7 and Q10, and turns on Qs and Q9 at the same time. When Q7 and Q10 are on, Vt2 = Vbus. When Qs and Q9 are on, Vf2=Vbus. The two groups of switching transistors are turned on by complementing each other. The input voltage Vt2 of the DC bus-side rectifier/inverter unit is a square wave voltage with a duty cycle of 50% and an amplitude of ±Vbus. A phase switching control strategy is applied. The phase shift angle φ between Vti and W2 is controlled to control the amount and direction of energy transferred to the supercapacitor and DC bus sides. When Vti exceeds Vt2, φ is defined as a positive value and energy is transferred from the supercapacitor side to the DC bus side. Otherwise, φ is defined as a negative value and energy is transferred from the DC bus side to the supercapacitor side. In this mode, the relationship between the DC bus voltage Vbus and the supercapacitor voltage Vsc is;

Perduodamoji galia P yra:The transmitted power P is:

2n2KcK,(JS .2n 2 K c K, (JS .

p _----- C . BUS. S]n „ π2Χp _----- C . WILL. S]n „ π 2 Χ

Šis išradimas pasižymi toliau nurodytais privalumais.This invention has the following advantages.

1) Keitiklio darbinį režimą galima perjungti realiu laiku pagal superkondensatoriaus įtampą. Kai superkondensatoriaus įtampa yra santykinai žema, keitiklis veikia didelio stiprinimo režimu. Kai superkondensatoriaus įtampa yra vidutinė, keitiklis veikia vidutinio stiprinimo režimu. Kai superkondensatoriaus įtampa yra santykinai aukšta, keitiklis veikia mažo stiprinimo režimu. Taip išgaunamas platus keitiklio įėjimo įtampos diapazonas.1) The working mode of the inverter can be switched in real time according to the supercapacitor voltage. When the supercapacitor voltage is relatively low, the converter operates in high-gain mode. When the supercapacitor voltage is medium, the converter operates in medium gain mode. When the supercapacitor voltage is relatively high, the converter operates in low-gain mode. This results in a wide input voltage range of the converter.

2) Galima išvengti ypač mažo ar didelio fazės perjungimo kampo φ perjungiant keitiklio stiprinimo režimą, taip užtikrinant keitiklio perjungimo tranzistoriaus švelnaus perjungimo charakteristikas ir didelį efektyvumą.2) It is possible to avoid extremely small or large phase switching angle φ by switching the gain mode of the inverter, thereby ensuring the smooth switching characteristics and high efficiency of the inverter switching transistor.

Kiekvienas šios specifikacijos įgyvendinimo pavyzdys yra aprašomas laipsniškai, kiekviename įgyvendinimo pavyzdyje akcentuojami jo skirtumai nuo kitų įgyvendinimo pavyzdžių, o tokios pačios ir panašios įgyvendinimo pavyzdžių dalys gali būti susijusios viena su kita.Each example implementation of this specification is described step by step, each example implementation emphasizes its differences from other example implementations, and the same and similar parts of the implementation examples may be related to each other.

Šioje specifikacijoje keli pavyzdžiai yra naudojami norint iliustruoti esamo išradimo principus ir įgyvendinimus. Prieš tai minėtųjų įgyvendinimo pavyzdžių aprašymas yra naudojamas siekiant padėti iliustruoti esamą išradimą ir jo pagrindinius principus. Be to, vidutinės kvalifikacijos specialistai gali įvairiai modifikuoti konkrečius įgyvendinimo pavyzdžius ir jų pritaikymo sritį, vadovaudamiesi esamo išradimo mokymais. Apibendrinant, šios specifikacijos turinys neturi būti aiškinamas kaip esamo išradimo apribojimas.In this specification, several examples are used to illustrate the principles and implementations of the present invention. The preceding description of the exemplary embodiments is used to help illustrate the present invention and its basic principles. In addition, those of ordinary skill in the art may modify the specific embodiments and their scope in various ways by following the teachings of the present invention. In summary, the contents of this specification should not be construed as limiting the present invention.

Claims (8)

Rezonansinis nuolatinės srovės (DC-DC) keitiklis, b e s i s k i r i a n t i s tuo, kad, jis apima talpinio įėjimo įtampos dalytuvo grandinę, trijų lygių petį, dviejų lygių petį, nuoseklųjį rezonansinį bloką, transformatorių, ir tiltelinio lyginimo bloką; kur teigiamas superkondensatoriaus elektrodas yra atskirai jungiamas su talpinio įėjimo įtampos dalytuvo grandinės vienu gnybtu, trijų lygių peties pirmuoju įėjimo gnybtu ir dviejų lygių peties pirmuoju įėjimo gnybtu, superkondensatoriaus neigiamas elektrodas yra atskirai jungiamas su kitu įėjimo įtampos talpinio dalytuvo grandinės gnybtu, trijų lygių peties antruoju įėjimo gnybtu ir dviejų lygių peties antruoju įėjimo gnybtu, trijų lygių peties trečiasis įėjimo gnybtas jungiamas su įėjimo įtampos dalytuvo grandinės įtampos dalinimo gnybtu, o trijų lygių peties išėjimo gnybtas jungiamas su nuosekliojo rezonansinio bloko pirmuoju gnybtu, o transformatoriaus pagrindinės ritės du gnybtai yra atitinkamai jungiami su dviejų lygių peties išėjimo gnybtu ir kitu nuosekliojo rezonansinio bloko gnybtu, transformatoriaus antrinės ritės du gnybtai yra atitinkamai jungiami su tiltelinio lyginimo bloko pirmuoju ir antruoju įėjimo gnybtais, o tiltelinio lyginimo bloko išėjimo gnybtas jungiamas su DC šyna.A resonant direct current (DC-DC) converter differs in that it includes a capacitive input voltage divider circuit, a three-level arm, a two-level arm, a series resonant unit, a transformer, and a bridge rectifier unit; where the positive electrode of the supercapacitor is separately connected to one terminal of the capacitive input voltage divider circuit, the three-level shoulder first input terminal and the two-level shoulder first input terminal, the supercapacitor negative electrode is separately connected to the other input voltage capacitive divider circuit terminal, the three-level shoulder second input terminal and the second input terminal of the two-level arm, the third input terminal of the three-level arm is connected to the voltage dividing terminal of the input voltage divider circuit, and the output terminal of the three-level arm is connected to the first terminal of the series resonant unit, and the two terminals of the transformer main coil are respectively connected to the two level arm output terminal and the other terminal of the series resonant unit, the two terminals of the secondary coil of the transformer are respectively connected to the first and second input terminals of the bridge rectifier unit, and the output terminal of the bridge rectifier unit is connected to DC busbar Rezonansinis DC-DC keitiklis pagal 1 punktą, b e s i s k i r i a n t i s tuo, kad rezonansinis DC-DC keitiklis papildomai yra su filtravimo kondensatoriumi ir tiltelinio lyginimo bloko išėjimo gnybtas yra jungiamas su DC šyna po to, kai lygiagrečiai sujungiamas su filtravimo kondensatoriumi.The resonant DC-DC converter according to claim 1 is different in that the resonant DC-DC converter is additionally provided with a filter capacitor and the output terminal of the bridge rectifier unit is connected to the DC bus after being connected in parallel with the filter capacitor. Rezonansinis DC-DC keitiklis pagal 1 punktą, b e s i s k i r i a n t i s tuo, kad įėjimo įtampos talpinio dalytuvo grandinėje yra C1 kondensatorius ir C2 kondensatorius, C1 kondensatoriaus vienas gnybtas yra atskirai jungiamas su superkondensatoriaus teigiamu elektrodu, trijų lygių peties pirmuoju įėjimo gnybtu ir dviejų lygių peties pirmuoju įėjimo gnybtu. C1 kondensatoriaus kitas gnybtas yra jungiamas su C2 kondensatoriaus vienu gnybtu; C2 kondensatoriaus kitas gnybtas yra jungiamas su superkondensatoriaus neigiamu elektrodu, o trijų lygių peties antrasis įėjimo gnybtas yra jungiamas su dviejų lygių peties antruoju įėjimo gnybtu, o C1 kondensatoriaus kito gnybto jungimo taškas ir C2 kondensatoriaus vienas gnybtas naudojami kaip įėjimo įtampos talpinio dalytuvo grandinės įtampos dalinimo gnybtas.The resonant DC-DC converter according to claim 1, further characterized in that the input voltage divider circuit includes a capacitor C1 and a capacitor C2, one terminal of the capacitor C1 is separately connected to the positive electrode of the supercapacitor, the three-level shoulder first input terminal and the two-level shoulder first input terminal . The other terminal of capacitor C1 is connected to one terminal of capacitor C2; The other terminal of the capacitor C2 is connected to the negative electrode of the supercapacitor, and the second input terminal of the three-level arm is connected to the second input terminal of the two-level arm, and the connection point of the other terminal of the capacitor C1 and one terminal of the capacitor C2 are used as the voltage dividing terminal of the input voltage capacitor divider circuit . Rezonansinis DC-DC keitiklis pagal 1 punktą, b e s i s k i r i a n t i s tuo, kad trijų lygių petys turi galios jungiklio tranzistorių Q1, galios jungiklio tranzistorių Q2, galios jungiklio tranzistorių Q3, galios jungiklio tranzistorių Q4, atvirkštinės grandinės diodą D1 ir atvirkštinės grandinės diodą D2; galios jungiklio tranzistoriaus Q1 santaka yra atskirai jungiama su superkondensatoriaus teigiamu elektrodu, įėjimo įtampos talpinio dalytuvo grandinės vienas gnybtas ir dviejų lygių peties pirmasis įėjimo gnybtas, galios jungiklio tranzistoriaus Q1 šaltinis yra jungiamas su galios jungiklio tranzistoriaus Q2 santaka, galios jungiklio tranzistoriaus Q2 šaltinis yra jungiamas su galios jungiklio tranzistoriaus Q3 santaka, galios jungiklio tranzistoriaus Q3 šaltinis yra jungiamas su galios jungiklio tranzistoriaus Q4 santaka, galios jungiklio tranzistoriaus Q4 šaltinis yra jungiamas su superkondensatoriaus neigiamu elektrodu, o įėjimo įtampos talpinio dalytuvo kitas gnybtas yra jungiamas su dviejų lygių peties antruoju įėjimo gnybtu; atvirkštinės grandinės diodo D1 neigiamas elektrodas, galios jungiklio tranzistoriaus Q1 šaltinis ir galios jungiklio tranzistoriaus Q2 santaka yra jungiami naudojant tą patį tašką, atvirkštinės grandinės diodo D2 teigiamas elektrodas, galios jungiklio tranzistoriaus Q3 šaltinis ir galios jungiklio tranzistoriaus Q4 santaka yra jungiami naudojant tą patį tašką, o atvirkštinės grandinės diodo D1 teigiamas elektrodas yra jungiamas su atvirkštinės grandinės diodo D2 neigiamu elektrodu, ir galios jungiklio tranzistoriaus Q1 santaka yra naudojama kaip trijų lygių peties pirmasis įėjimo gnybtas, galios jungiklio tranzistoriaus Q4 šaltinis naudojamas kaip trijų lygių peties antrasis įėjimo gnybtas, atvirkštinės grandinės diodo D1 teigiamo elektrodo jungimo taškas ir atvirkštinės grandinės diodo D2 neigiamas elektrodas naudojami kaip trijų lygių peties trečiasis įėjimo gnybtas, o galios jungiklio tranzistoriaus Q2 šaltinio jungimo taškas ir galios jungiklio tranzistoriaus Q3 santaka naudojami kaip trijų lygių peties išėjimo gnybtas.The resonant DC-DC converter according to claim 1, characterized in that the three-level arm has a power switch transistor Q1, a power switch transistor Q2, a power switch transistor Q3, a power switch transistor Q4, a reverse circuit diode D1 and a reverse circuit diode D2; the junction of the power switch transistor Q1 is separately connected to the positive electrode of the supercapacitor, one terminal of the input voltage capacitive divider circuit and the first input terminal of the two-level arm, the source of the power switch transistor Q1 is connected to the junction of the power switch transistor Q2, the source of the power switch transistor Q2 is connected to the junction of the power switch transistor Q3, the source of the power switch transistor Q3 is connected to the junction of the power switch transistor Q4, the source of the power switch transistor Q4 is connected to the negative electrode of the supercapacitor, and the other terminal of the input voltage capacitive divider is connected to the second input terminal of the two-level arm; the negative electrode of the reverse circuit diode D1, the source of the power switch transistor Q1 and the junction of the power switch transistor Q2 are connected using the same point, the positive electrode of the reverse circuit diode D2, the source of the power switch transistor Q3 and the junction of the power switch transistor Q4 are connected using the same point, and the positive electrode of the reverse circuit diode D1 is connected to the negative electrode of the reverse circuit diode D2, and the junction of the power switch transistor Q1 is used as the first input terminal of the three-level arm, the source of the power switch transistor Q4 is used as the second input terminal of the three-level arm, the reverse circuit diode The connection point of the positive electrode of D1 and the negative electrode of the reverse circuit diode D2 are used as the third input terminal of the three-level arm, and the source connection point of the power switch transistor Q2 and the junction of the power switch transistor Q3 are used as a three-level shoulder output terminal. Rezonansinis DC-DC keitiklis pagal 1 punktą, b e s i s k i r i a n t i s tuo, kad dviejų lygių petį sudaro galios jungiklio tranzistorius Q5 ir galios jungiklio tranzistorius Q6; galios jungiklio tranzistoriaus Q5 santaka yra atskirai jungiama su superkondensatoriaus teigiamu elektrodu, įėjimo įtampos talpinio dalytuvo grandinės vienas gnybtas ir trijų lygių peties pirmasis įėjimo gnybtas, galios jungiklio tranzistoriaus Q5 šaltinis yra jungiamas su galios jungiklio tranzistoriaus Q6 santaka, galios jungiklio tranzistoriaus Q6 šaltinis yra atskirai jungiamas su superkondensatoriaus neigiamu elektrodu, įėjimo įtampos talpinio dalytuvo grandinės kitu gnybtu ir trijų lygių peties antruoju įėjimo gnybtu, ir galios jungiklio tranzistoriaus Q5 santaka yra naudojama kaip dviejų lygių peties pirmasis įėjimo gnybtas, galios jungiklio tranzistoriaus Q6 šaltinis naudojamas kaip dviejų lygių peties antrasis įėjimo gnybtas, o galios jungiklio tranzistoriaus Q5 šaltinio jungimo taškas ir galios jungiklio tranzistoriaus Q6 santaka naudojami kaip dviejų lygių peties išėjimo gnybtas.A resonant DC-DC converter according to claim 1, characterized in that the two-level arm comprises a power switch transistor Q5 and a power switch transistor Q6; the junction of the power switch transistor Q5 is separately connected to the positive electrode of the supercapacitor, one terminal of the input voltage capacitive divider circuit and the first input terminal of the three-level shoulder, the source of the power switch transistor Q5 is connected to the junction of the power switch transistor Q6, the source of the power switch transistor Q6 is separately connected with the negative electrode of the supercapacitor, the other terminal of the input voltage capacitive divider circuit and the second input terminal of the three-level arm, and the junction of the power switch transistor Q5 is used as the first input terminal of the two-level arm, the source of the power switch transistor Q6 is used as the second input terminal of the two-level arm, and the junction point of the source of the power switch transistor Q5 and the junction of the power switch transistor Q6 are used as a two-level shoulder output terminal. Rezonansinis DC-DC keitiklis pagal 1 punktą, b e s i s k i r i a n t i s tuo, kad nuoseklųjį rezonansinį bloką sudaro kondensatorius CR ir induktorius LR; ir kondensatoriaus CR vienas gnybtas jungiamas su trijų lygių peties išėjimo gnybtu, kondensatoriaus CR kitas gnybtas jungiamas su induktoriaus LR vienu gnybtu, o indiktoriaus LR kitas gnybtas jungiamas su transformatoriaus pagrindinės ritės vienu gnybtu.Resonant DC-DC converter according to claim 1, characterized in that the series resonant unit consists of a capacitor CR and an inductor LR; and one terminal of the capacitor CR is connected to the output terminal of the three-level arm, the other terminal of the capacitor CR is connected to one terminal of the inductor LR, and the other terminal of the indicator LR is connected to one terminal of the main coil of the transformer. Rezonansinis DC-DC keitiklis pagal 1 punktą, b e s i s k i r i a n t i s tuo, kad transformatoriaus sukimo santykis yra n:1.A resonant DC-DC converter according to claim 1, characterized in that the transformer turns ratio is n:1. Rezonansinis DC-DC keitiklis pagal 1 punktą, b e s i s k i r i a n t i s tuo, kad tiltelinį lyginimo bloką sudaro galios jungiklio tranzistorius Q7, galios jungiklio tranzistorius Q8, galios jungiklio tranzistorius Q9, ir galios jungiklio tranzistorius Q10; galios jungiklio tranzistoriaus Q7 santaka jungiama su DC šynos teigiamu elektrodu, o galios jungiklio tranzistoriaus Q7 šaltinis jungiamas su galios jungiklio tranzistoriaus Q8 santaka, o galios jungiklio tranzistoriaus Q8 šaltinis yra jungiamas su DC šynos neigiamu elektrodu; galios jungiklio tranzistoriaus Q9 santaka jungiama su DC šynos teigiamu elektrodu, o galios jungiklio tranzistoriaus Q9 šaltinis jungiamas su galios jungiklio tranzistoriaus Q10 santaka ir galios jungiklio tranzistoriaus Q10 šaltinis yra jungiamas su DC šynos neigiamu elektrodu, ir galios jungiklio tranzistoriaus Q7 šaltinio jungimo taškas ir galios jungiklio tranzistoriaus Q8 santaka naudojama kaip tiltelinio lyginimo bloko pirmasis įėjimo gnybtas, galios jungiklio tranzistoriaus Q9 šaltinio jungimo taškas ir galios jungiklio tranzistoriaus Q10 santaka naudojama kaip tiltelinio lyginimo bloko antrasis įėjimo gnybtas, o galios jungiklio tranzistoriaus Q9 santaka ir galios jungiklio tranzistoriaus Q10 šaltinis naudojami kaip tiltelinio lyginimo bloko išėjimo gnybtas.The resonant DC-DC converter according to claim 1, characterized in that the bridge rectifier unit includes a power switch transistor Q7, a power switch transistor Q8, a power switch transistor Q9, and a power switch transistor Q10; the junction of the power switch transistor Q7 is connected to the positive electrode of the DC bus, and the source of the power switch transistor Q7 is connected to the junction of the power switch transistor Q8, and the source of the power switch transistor Q8 is connected to the negative electrode of the DC bus; the junction of the power switch transistor Q9 is connected to the positive electrode of the DC bus, and the source of the power switch transistor Q9 is connected to the junction of the power switch transistor Q10 and the source of the power switch transistor Q10 is connected to the negative electrode of the DC bus, and the connection point of the source of the power switch transistor Q7 and the power switch the junction of the transistor Q8 is used as the first input terminal of the bridge rectifier unit, the source connection point of the power switch transistor Q9 and the junction of the power switch transistor Q10 is used as the second input terminal of the bridge rectifier unit, and the junction of the power switch transistor Q9 and the source of the power switch transistor Q10 are used as the bridge rectifier block output terminal.
LT2021501A 2020-11-02 2021-01-08 Resonant dc-dc converter LT6944B (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011201681.X 2020-11-02
CN202011201681.XA CN112366946B (en) 2020-11-02 2020-11-02 Resonant DC-DC converter

Publications (2)

Publication Number Publication Date
LT2021501A LT2021501A (en) 2022-05-10
LT6944B true LT6944B (en) 2022-10-10

Family

ID=74513271

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
LT2021501A LT6944B (en) 2020-11-02 2021-01-08 Resonant dc-dc converter

Country Status (2)

Country Link
CN (1) CN112366946B (en)
LT (1) LT6944B (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113037092A (en) * 2021-03-15 2021-06-25 天津理工大学 Three-port bidirectional DC-DC converter and control method thereof

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100379137C (en) * 2005-07-21 2008-04-02 南京航空航天大学 Zero valtage switch compound crisscross parallel two-tube positive shock three-level DC inverter
CN101197547B (en) * 2006-12-06 2011-02-16 台达电子工业股份有限公司 Three-phase synchronization AC generating circuit and its control method
CN101018017A (en) * 2007-01-15 2007-08-15 南京航空航天大学 Mixed three level resonance DC convertor and dual shift phase control method
DE102008028952A1 (en) * 2008-06-18 2009-12-24 Abb Ag AC-DC DC link converter with very wide AC input voltage range
CN105119497A (en) * 2015-09-29 2015-12-02 燕山大学 Wide input range dual-bridge LLC resonant converter

Also Published As

Publication number Publication date
LT2021501A (en) 2022-05-10
CN112366946A (en) 2021-02-12
CN112366946B (en) 2021-10-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Sarhangzadeh et al. Multiinput direct DC–AC converter with high-frequency link for clean power-generation systems
Liu et al. Cascade dual-boost/buck active-front-end converter for intelligent universal transformer
US20120153729A1 (en) Multi-input bidirectional dc-dc converter
CN105958816B (en) A kind of multiple-unit diode capacitance network and coupling inductance high-gain DC converter
CN104022675A (en) Single-stage bidirectional isolation AC-DC converter
Karshenas et al. Basic families of medium-power soft-switched isolated bidirectional dc-dc converters
Shreelekha et al. Multiport isolated bidirectional DC-DC converter interfacing battery and supercapacitor for hybrid energy storage application
Samanta et al. Current-fed full-bridge and half-bridge topologies with CCL transmitter and LC receiver tanks for wireless inductive power transfer application
JP6837534B2 (en) Three-phase power supply with bidirectional power conversion
Burlaka et al. Bidirectional single stage isolated DC-AC converter
Singh et al. Analysis of Isolated DC-DC Converters for Electric-Vehicle (EV) Battery Charging
LT6944B (en) Resonant dc-dc converter
US20120140533A1 (en) Solar photovoltaic system with capacitance-convertibng function
CN117155157A (en) Energy storage device and system with bidirectional high-frequency isolation
CN110829841A (en) Multiport converter and control system of multiport converter
CN108054946B (en) Voltage type single-stage multi-input low-frequency link inverter with built-in parallel time-sharing selection switch
Takaoka et al. Isolated DC to single-phase AC converter with active power decoupling capability for battery storage system
Pantaleon et al. Modulation and Control Strategy for an Isolated and Bidirectional Two-Stage DC-AC converter with a high ripple on the DC-Link to interface Battery with the Single-Phase Grid
Malan et al. Frequency modulation of a series resonant dual active bridge to minimize the circulating reactive currents in the high frequency link
Santhi et al. A ZVCS lc-resonant push-pull power converter circuit for battery-fuel cell hybrid systems
Mishra et al. A 10-kW Active Front End Rectifier Fed Dual Active Bridge Converter For EV Charging
CN214591164U (en) LCL (liquid Crystal display) resonant circuit based on fusion of qZ (quantum Z) source and full-bridge inverter
CN115514071B (en) Charging circuit with low power consumption and charging device using same
Zheng et al. Capacitive-coupling inverter for PV integration: Analysis and implementation
CN215772576U (en) Battery device and power supply system

Legal Events

Date Code Title Description
BB1A Patent application published

Effective date: 20220510

FG9A Patent granted

Effective date: 20221010

MM9A Lapsed patents

Effective date: 20240108