直流-交流变换电路及控制方法技术

本发明专利技术公开了一种直流-交流变换电路，包括第一至第三直流源、第一至第四电容、第三至第四开关管或第三至第四二极管、逆变桥、输出滤波电感。本发明专利技术还公开了一种该直流-交流变换电路的控制方法。本发明专利技术可利用逆变桥的不同电压段开通工作模式，充分利用直流输入的电压，降低逆变桥回路中各元件的开通及关断应力，降低开关损耗；有助于逆变电路的工作频率提高或者效率提高；从而提高功率密度和减小体积。同时也可以通过对输入直流源的合理配备，实现输入源的功率均分。

【技术实现步骤摘要】
直流-交流变换电路及控制方法
本专利技术涉及开关电源，特别是一种直流-交流变换电路及控制方法。
技术介绍
在现有的直流变换应用场合，如中高压逆变器、功率放大器等，当输入的直流(DC)源电压需要多个串联达到高压，然后再将母线电压进行降压逆变或者转换，所以功率管的损耗较大。因此有必要设计出一种新的电路，可通过输入电压平台的合理配比以及合适的控制，同时在不同的电压段从不同的电压平台续流，获取更高的性价比。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于针对现有技术的不足，提供一种新的直流-交流变换电路及控制方法。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种直流-交流变换电路，包括第一至第三直流源、第一至第四电容、第三至第四开关管、逆变桥、输出滤波电感；其中，所述第一至第三直流源串联连接，第一至第三电容分别并联在第一至第三直流源的两端，所述逆变桥包括第一至第二开关管、第五至第八开关管，第一开关管的漏极与第三电容的正极以及第三直流源的正端相连，第一开关管的源极与第三开关管的漏极相连，第三开关管的源极与第三电容的负极相连，第七开关管的源极与第四开关管的源极相连，第七开关管的漏极与第五开关管的源极相连，并与输出负载的一端相连，第四开关管的漏极与第一直流源的负端相连，第五开关管的漏极与第三开关管的漏极相连，第六开关管的漏极与第三开关管的漏极相连，第六开关管的源极与第八开关管的漏极相连，并与所述输出滤波电感的输入端相连，第八开关管的源极与第四开关管的源极及第二开关管的漏极相连，第二开关管的源极与第二直流源的负端相连，第四电容的一端与所述输出滤波电感的输出端相连，第四电容的另一端与第五开关管的源极及第七开关管的漏极相连。其中，第一至第八开关管是可以用驱动信号控制其通断的高速半导体开关。一种直流-交流变换电路，包括多个所述的电路以形成多路电源输出或者单路串联输出。一种直流-交流变换电路，包括第一至第三直流源、第一至第四电容、第三至第四二极管、逆变桥、输出滤波电感；其中，所述第一至第三直流源串联连接，第一至第三电容分别并联在第一至第三直流源的两端，所述逆变桥包括第一至第二开关管、第五至第八开关管，第一开关管的漏极与第三电容的正极以及第三直流源的正端相连，第一开关管的源极与第三二极管的阴极相连，第三二极管的阳极与第三电容的负极相连，第七开关管的源极与第四二极管的阳极相连，第七开关管的漏极与第五开关管的源极相连，并与输出负载的一端相连，第四二极管的阴极与第一直流源的负端相连，第五开关管的漏极与第三二极管的阴极相连，第六开关管的漏极与第三二极管的阴极相连，第六开关管的源极与第八开关管的漏极相连，并与所述输出滤波电感的输入端相连，第八开关管的源极与第四二极管的阳极及第二开关管的漏极相连，第二开关管的源极与第二直流源的负端相连，第四电容的一端与所述输出滤波电感的输出端相连，第四电容的另一端与第五开关管的源极及第七开关管的漏极相连。其中，第一、第二、第五至第八开关管是可以用驱动信号控制其通断的高速半导体开关。一种直流-交流变换电路，包括多个所述的电路以形成多路电源输出或者单路串联输出。一种前述第一种直流-交流变换电路的控制方法，其中按照直流源输入电压与逆变输出电压的电平关系，将工作区定义为六个区域：当输出电压为正幅值时，幅值低于第一直流源输入电压的区域称之为1区，高于第一直流源输入电压、低于第一至第二直流源输入电压之和的区域称之为2区，高于第一至第二直流源输入电压之和、低于第一至第三直流源输入电压之和的区域称之为3区；当输出电压为负幅值时，幅值绝对值低于第一直流源输入电压绝对值的区域称之为4区，高于第一直流源输入电压绝对值、低于第一至第二直流源输入电压绝对值之和的区域称之为5区，高于第一至第二直流源输入电压绝对值之和、低于第一至第三直流源输入电压绝对值之和的区域称之为6区；当输出电压处于1区或者4区时，第三至第四开关管常通，第五至第八按照H桥控制方法进行工作；当输出电压处于2区或者5区时，第三开关管常通，第二开关管进行PWM控制，第五、第八开关管常通或者第六、第七开关管常通，当第二开关管关闭时，通过第四开关管从第一直流源输入电压续流平台续流；当输出电压处于3区或者6区时，第二开关管常通，第一开关管进行PWM控制，第五、第八开关管常通或者第六、第七开关管常通，当第一开关管关闭时，通过第三开关管从第一至第二直流输入电压之和的续流平台续流；可选性地，在续流时，也可以关闭第三开关管或第四开关管而通过开通第五及第六开关管达到续流目的。优选地，第一至第三直流源输入电压比为2.3-2.7：2.8-3.2：3.3-3.7，更佳为2.5：3：3.5。一种前述第二种直流-交流变换电路的控制方法，其中按照直流源输入电压与逆变输出交流电压的电平关系，将工作区定义为六个区域：当输出电压为正幅值时，幅值低于第一直流源输入电压的区域称之为1区，高于第一直流源输入电压、低于第一和第三直流源输入电压之和的区域称之为2区，高于第一和第三直流源输入电压之和、低于第一至第三直流源输入电压之和的区域称之为3区；当输出电压为负幅值时，幅值绝对值低于第一直流源输入电压绝对值的区域称之为4区，高于第一直流源输入电压绝对值、低于第一和第三直流源输入电压绝对值之和的区域称之为5区，高于第一和第三直流源输入电压绝对值之和、低于第一至第三直流源输入电压绝对值之和的区域称之为6区；当输出电压处于1区或者4区时，第三至第四二极管受正向偏置电压导通，第五至第八按照H桥控制方法进行工作；当输出电压处于2区或者5区时，第四二极管导通，第一开关管进行PWM控制，第五、第八开关管常通或者第六、第七开关管常通，当第一开关管关闭时，通过第三二极管从第一直流源输入电压续流平台续流；当输出电压处于3区或者6区时，第一开关管常通，第二开关管进行PWM控制，第五、第八开关管常通或者第六、第七开关管常通，当第二开关管关闭时，通过第四二极管从第一至第二直流输入电压之和的续流平台续流；可选性地，在续流时，也可以通过开通第五及第六开关管以达到续流目的。优选地，第一至第三直流源输入电压比为2.3-2.7：2.8-3.2：3.3-3.7，更佳为2.5：3：3.5。本专利技术的有益效果：根据本专利技术的直流-交流变换电路，可利用逆变桥的不同电压段开通工作模式，充分利用直流输入的电压，降低逆变桥回路中各元件的开通及关断应力，降低开关损耗；有助于逆变电路的工作频率提高或者效率提高；从而提高功率密度和减小体积。同时也可以通过对输入直流源的合理配备，实现输入源的功率均分；本专利技术的电路在中高压的逆变器或者功率放大器中有明显优势。利用分时段驱动不同功率开关管工作的方法来实现多态输出的电压转换，可充分利用直流输入电压特性获取较高效率。利用合理输入电压配比及逆变桥电路的不同逆变工作模式，可以最大程度地利用直流源的电压，减少逆变电路的主要元件的工作损耗，同时也降低逆变桥电路中元件的开关损耗，从而提高效率及功率密度。附图说明图1为本专利技术直流-交流变换电路实施例一的电路图；图2是本专利技术实施例逆变工作区域模式划分示意图；图3是本专利技术实施例逆变桥PWM驱动时序示意图；图4是本专利技术直流-交流变换电路实施例二的电路图。具体实施方式以下对本专利技术的实施方式作详细说明。应该强调的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种直流‑交流变换电路，其特征在于，包括第一至第三直流源、第一至第四电容、第三至第四开关管、逆变桥、输出滤波电感；其中，所述第一至第三直流源串联连接，第一至第三电容分别并联在第一至第三直流源的两端，所述逆变桥包括第一至第二开关管、第五至第八开管，第一开关管的漏极与第三电容的正极以及第三直流源的正端相连，第一开关管的源极与第三开关管的漏极相连，第三开关管的源极与第三电容的负极相连，第七开关管的源极与第四开关管的源极相连，第七开关管的漏极与第五开关管的源极相连，并与输出负载的一端相连，第四开关管的漏极与第一直流源的负端相连，第五开关管的漏极与第三开关管的漏极相连，第六开关管的漏极与第三开关管的漏极相连，第六开关管的源极与第八开关管的漏极相连，并与所述输出滤波电感的输入端相连，第八开关管的漏极与第四开关管的源极及第二开关管的漏极相连，第二开关管的源极与第二直流源的负端相连，第四电容的一端与所述输出滤波电感的输出端相连，第四电容的另一端与第五开关管的源极及第七开关管的漏极相连。

【技术特征摘要】
1.一种直流-交流变换电路，其特征在于，包括第一至第三直流源、第一至第四电容、第三至第四开关管、逆变桥、输出滤波电感；其中，所述第一至第三直流源串联连接，第一至第三电容分别并联在第一至第三直流源的两端，所述逆变桥包括第一至第二开关管、第五至第八开关管，第一开关管的漏极与第三电容的正极以及第三直流源的正端相连，第一开关管的源极与第三开关管的漏极相连，第三开关管的源极与第三电容的负极相连，第七开关管的源极与第四开关管的源极相连，第七开关管的漏极与第五开关管的源极相连，并与输出负载的一端相连，第四开关管的漏极与第一直流源的负端相连，第五开关管的漏极与第三开关管的漏极相连，第六开关管的漏极与第三开关管的漏极相连，第六开关管的源极与第八开关管的漏极相连，并与所述输出滤波电感的输入端相连，第八开关管的源极与第四开关管的源极及第二开关管的漏极相连，第二开关管的源极与第二直流源的负端相连，第四电容的一端与所述输出滤波电感的输出端相连，第四电容的另一端与第五开关管的源极及第七开关管的漏极相连。2.如权利要求1所述的直流-交流变换电路，其特征在于，第一至第八开关管是可以用驱动信号控制其通断的高速半导体开关。3.一种直流-交流变换电路，其特征在于，包括多个如权利要求1或2所述的电路以形成多路电源输出或者单路串联输出。4.一种直流-交流变换电路，其特征在于，包括第一至第三直流源、第一至第四电容、第三至第四二极管、逆变桥、输出滤波电感；其中，所述第一至第三直流源串联连接，第一至第三电容分别并联在第一至第三直流源的两端，所述逆变桥包括第一至第二开关管、第五至第八开关管，第一开关管的漏极与第三电容的正极以及第三直流源的正端相连，第一开关管的源极与第三二极管的阴极相连，第三二极管的阳极与第三电容的负极相连，第七开关管的源极与第四二极管的阳极相连，第七开关管的漏极与第五开关管的源极相连，并与输出负载的一端相连，第四二极管的阴极与第一直流源的负端相连，第五开关管的漏极与第三二极管的阴极相连，第六开关管的漏极与第三二极管的阴极相连，第六开关管的源极与第八开关管的漏极相连，并与所述输出滤波电感的输入端相连，第八开关管的源极与第四二极管的阳极及第二开关管的漏极相连，第二开关管的源极与第二直流源的负端相连，第四电容的一端与所述输出滤波电感的输出端相连，第四电容的另一端与第五开关管的源极及第七开关管的漏极相连。5.如权利要求1所述的直流-交流变换电路，其特征在于，第一、第二、第五至第八开关管是可以用驱动信号控制其通断的高速半导体开关。6.一种直流-交流变换电路，其特征在于，包括多个如权利要求4或5所述的电路以形成多路电源输出或者单路串联输出。7.一种如权利要求1至3任一项所述的直流-交流变换电路的控制方法，其特征在于，按照直流源输入电压与逆变输出电压的电平关系，将工作区定义为六个区域：当输出电压为正幅值时，幅值低于第一直流源输入电压的区域称之为1区，高于第一直流源输入电压、低于第一至第二直流源输入电压之和的区域称之为2区，高于第一至第二直流源输入电压之和、低于第...

【专利技术属性】
技术研发人员：李伦全，刘嘉键，燕沙，
申请(专利权)人：深圳市保益新能电气有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44