一种使用低电压开关应力升压电路的制冷系统技术方案

本发明专利技术提出了一种使用低电压开关应力的升压电路的制冷系统，包括制冷回路和用于控制压缩机进行工作的控制机构，制冷回路包括顺次相连的压缩机、冷凝管、干燥过滤器、毛细管和蒸发器；控制机构包括电机和升压电路，电机与制冷系统的压缩机相连；升压电路包括输入电源、开关元件、二极管、电感、输入电容、中间电容和输出电容，通过控制开关元件的导通和关断，实现升压功能的同时可使开关元件集电极和发射极之间的电压降低，且相对于现有开关器件少，减小整体开关管的导通损耗和开关损耗，进而减小变换器的整体损耗，解决由于输出电压不足,导致逆变器效率降低及开关器件应力增加的问题，在降低制冷机能耗的情况下增加了制冷装置的工作效率。

【技术实现步骤摘要】
一种使用低电压开关应力升压电路的制冷系统
本专利技术涉及稳定工作环境的制冷系统，具体说是一种使用低电压开关应力的升压电路的制冷系统。
技术介绍
目前移动式制冷系统由太阳能等新能源提供动力越发普遍，但由于在太阳能发电系统或者燃料电池系统中，由于单块太阳能电池或者单个燃料电池提供的都是电压较低的直流电，不能满足现有用电设备的用电需求，也不能满足并网的要求，因此需要把低电压直流电转换为实际需要的高压直流电。因而高增益、性能稳定的升压变换器成为一个研究热点，该研究对推动光伏、燃料电池产业的发展具有很大的意义。最基本的升压变换器是单管Boost变换器，然而这种变换器的升压范围十分有限，很难满足高增益的变换要求，且开关管电压应力为输出电压。目前，改进现有的升压变换器主要有以下几种：第一种是利用变压器，在原有的直流-直流变换器中间加入一个高频的变压器，通过改变变压器变比实现高增益升压的目的。此时，电能的转化过程实际上由原来的直流-直流，变为直流-交流-交流-直流，整个系统的能量转换效率降低。第二种是利用耦合电感，但耦合电感结构复杂，不利于工业加工，难以保证电路的一致性，并且会引起开关器件电压应力过高，带来电磁干扰等影响，导致变换器工作损耗较大。第三种是加入级联升压单元，单元数越多，电压增益越大，但电路元件数越多，结构越复杂。第五种是交错并联直流-直流变换器，其包括两个电感，两个续流二极管，两个功率开关管，第一功率开关管的漏极与第一二极管的阳极及第一电感的一端相连，第二功率开关管的漏极与第二二极管的阳极及第二电感的一端相连，第一电感的另一端与第二电感的另一端相连。这种升压型交错并联直流-直流变换器输出电压增益较小，功率开关管的电压应力较大，功率开关管为硬开关工作，开关损耗较大，续流二极管的反向恢复电流较大，反向恢复损耗较大。第六种是软开关电路，因此，近年来，研究学者相继研究了一些软开关电路，主要有两类：一类是通过附加有源功率开关和无源电感、电容等器件实现功率开关管的软开关；另一类是通过附加二极管和无源电感、电容等器件实现功率开关管的软开关，如附图1所示。这两类方法的虽然可以实现功率开关管的软开关，但是外加电路复杂，而且不能降低功率开关管的电压应力。还有一种由电容、二极管、三极管构成的直流升压矩阵电路，如附图2所示，即输出电源与矩阵的连接只在第一行电容的一端和最后一行电容的一端，输入电源与矩阵只在第一列电容的一端和最后一列电容的一端通过三极管连接，同一行相邻2列的电容由2只同向二极管并联且相邻2行的二极管为共用二极管，同一列的各个电容同向串联且在最后一行电容的一端连接有2只二极管，通过适当的控制方法是能让同一行的每只电容形成充电回路的2只三极管同时导通，且接于第一列电容的三极管和最后一列电容的三极管一一对应导通使得各行电容是轮流充电的。但这种升压电路所需的开关、电容、二极管等元件太多，导致电路结构复杂、成本太高。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题，是针对前述
技术介绍
中的缺陷和不足，提供一种使用低电压开关应力的升压电路控制的制冷系统，其损耗低，功率密度高。本专利技术的一种使用低电压开关应力升压电路的制冷系统，该制冷系统包括控制机构和制冷回路，所述制冷回路包括顺次相连的压缩机、冷凝管、干燥过滤器、毛细管和蒸发器；该制冷系统的控制机构包括电机和升压电路，所述电机与制冷系统的压缩机相连，所述电机用于控制压缩机进行工作，其包括升压电路；其特征在于：所述升压电路包括输入电源、开关元件S1、S2、二极管D1、D2、电感L、输入电容C1、中间电容C2和输出电容Co。由于开关器件的特性，开关元件S1、S2分别具有寄生电容CS1、CS2。具体连接关系为：输入电压Vin的正极连接电感L的一端和输入电容C1的负端，电感L的另一端连接开关元件S1的集电极、二极管D1的阳级，开关元件S1的发射极连接开关元件S2的集电极，开关元件S2的发射极连接输入电压Vin的负极，中间电容C2的一端连接二极管D1的阴极，另一端连接开关元件S1的发射极，二极管D2的阳极连接二极管D1的阴极，二极管D2的阴极连接输入电容C1的正端，输出电容Co的一端连接二极管D2的阴极，输出电容Co的另一端连接输入电压Vin的负极，并在其两端产生输出电压Vout，开关元件S1、S2构成开关元件支路，二极管D1、D2构成二极管支路，开关元件支路和二极管支路在同一时刻不同时导通。开关元件S可以为IGBT或者MOSFET，二极管为快恢复二极管或者肖特基二极管；输入电源为可充电蓄电池、燃料电池、光伏电池或超级电容或其他新能源电源等；与现有技术相比，本专利技术的有益效果包括：通过控制开关元件S1、S2的导通和关断，实现升压功能的同时可使开关元件S1、S2集电极和发射极之间的电压降不超过输出电压的50％，大大降低了其电压应力，且相对于现有技术开关器件少，减小整体开关管的导通损耗和开关损耗，进一步减小了变换器的整体损耗，结构简单，电路中无能量损耗元件，提高了变换器的工作效率，从而进一步保证制冷系统的工作效率，降低能耗。附图说明图1：现有交错并联直流-直流变换器电路结构图；图2：现有的直流升压矩阵电路结构图；图3：本专利技术的具有低电压开关应力的升压电路的结构示意图；图4：本专利技术的具有低电压开关应力的升压电路第一阶段工作情况；图5：本专利技术的具有低电压开关应力的升压电路第二阶段工作情况；图6：本专利技术的具有低电压开关应力的升压电路第三阶段工作情况；图7：本专利技术的具有低电压开关应力的升压电路第四阶段工作情况；图8：本专利技术的具有低电压开关应力的升压电路第五阶段工作情况；图9：本专利技术的制冷回路连接方式。具体实施方式为使本专利技术的技术方案更加清楚，下面结合附图及具体实施过程对本专利技术作进一步的详细说明。本专利技术提供的一种使用低电压开关应力升压电路的制冷系统，该制冷系统包括制冷回路和用于控制压缩机进行工作的控制机构，所述制冷回路包括顺次相连的压缩机1、冷凝管2、干燥过滤器3、毛细管4和蒸发器5；该制冷系统的控制机构包括电机和升压电路，所述电机与制冷系统的压缩机相连，所述升压电路为所述电机提供电能带动压缩机运转。由图3可知，本专利技术的低电压开关应力的升压电路包括输入电压Vin、开关元件S1、S2、二极管D1、D2、电感L、输入电容C1、中间电容C2和输出电容Co。由于开关器件的特性，开关元件S1、S2分别具有寄生电容CS1、CS2。结合附图3对本专利技术的结构作详细说明，具体连接关系为：输入电压Vin的正极连接电感L的一端和输入电容C1的负端，电感L的另一端连接开关元件S1的集电极、二极管D1的阳级，开关元件S1的发射极连接开关元件S2的集电极，开关元件S2的发射极连接输入电压Vin的负极，中间电容C2的一端连接二极管D1的阴极，另一端连接开关元件S1的发射极，二极管D2的阳极连接二极管D1的阴极，二极管D2的阴极连接输入电容C1的正端，输出电容Co的一端连接二极管D2的阴极，输出电容Co的另一端连接输入电压Vin的负极，并在其两端产生输出电压Vout。下面结合附图4-8对该升压电路的工作情况进行说明：第一阶段，如附图4所示：开关元件S1、S2均导通，开关支路处于导通状态，电感电流IL将流过开关元件S1、S2，电流从输入电压本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种使用低电压开关应力升压电路的制冷系统，该制冷系统包括制冷回路和用于控制压缩机进行工作的控制机构，所述制冷回路包括顺次相连的压缩机(1)、冷凝管(2)、干燥过滤器(3)、毛细管(4)和蒸发器(5)，其特征在于：该制冷系统的控制机构包括电机和升压电路，所述电机与制冷系统的压缩机相连。

【技术特征摘要】
2014.12.12 CN 20141076392701.一种使用低电压开关应力升压电路的制冷系统，该制冷系统包括制冷回路和用于控制压缩机进行工作的控制机构，所述制冷回路包括顺次相连的压缩机(1)、冷凝管(2)、干燥过滤器(3)、毛细管(4)和蒸发器(5)，其特征在于：该制冷系统的控制机构包括电机和升压电路，所述电机与制冷系统的压缩机相连；所述升压电路包括输入电源、开关元件S1、开关元件S2、二极管D1、二极管D2、电感L、输入电容C1、中间电容C2和输出电容Co，所述输入电源产生输入电压Vin，开关元件S1、开关元件S2分别具有寄生电容CS1、寄生电容CS2，开关元件S1、开关元件S2构成开关元件支路，二极管D1、二极管D2构成二极管支路，输入电压Vin的正极连接电感L的一端以及输入电容C1的负端电感L的另一端连接开关元件S1的集电极二极管D1的阳级，开关元件S1的发射极连接开关元件S2的集电极，开关元件S2的发射极连接输入电压Vin的负极，所述中间电容C2的一端连接二极管D1的阴极，另一端连接开关元件S1的发射极，二极管D2的阳极连接二极管D1的阴极，二极管D2的阴极连接输入电容C1的正端，输出电容Co的一端连接二极管D2的阴极，输出电容Co的另一端连接输入电压Vin的负极，并在其两端产生输出电压Vout，开关支路和二极管支路在同一时刻不同时导通；所述开关元件S1、开关元件S2为IGBT或MOSFET；所述二极管D1、二极管D2为快恢复二极管或肖特基二极管；第一阶段，开关元件S1、S2均导通，开关支路处于导通状态，电感电流IL将流过开关元件S1、S2，电流从输入电压Vin的正极经过电感L流向输入电压Vin的负极；不经过二极管D1、D2，二极管支路处于断开状态；第二阶段，开关元件S1导通，开关元件S2关断，由于开关元件S2的关断，导致开关支路处于断开状态，电感电流将通过二极管D1、D2流向输入电容C1和输出电容Co，二极管支路处于导通状态，此时的电容状态为中间电容C2和寄生电容CS2串联后与输出电容Co和二极管D2串联支路并联；达到稳态后中间电容C2的电...

【专利技术属性】
技术研发人员：粟昱，滕凌翔，
申请(专利权)人：贵州永红航空机械有限责任公司，
类型：发明
国别省市：贵州;52