一种双向能量流动的升降压多功能对称电路制造技术

本发明专利技术公开了一种双向能量流动的升降压多功能对称电路，所述电路拓扑由向开关Q1~Q6以及电感L采用桥式结构构成基本电路拓扑，必要时分别在输入侧U1加入C1、输出侧U2加入C2进行滤波。开关Q1、Q3组成一个桥臂AC，开关Q1、Q3的中点为B；开关Q2、Q4组成另一个桥臂DG，开关Q2、Q4中点为E；开关Q5连接在Q1、Q2之间AD，开关Q6连接在Q3、Q4之间CG；电感L在B、E之间；由此构成本发明专利技术的基本拓扑，必要时在输入侧U1加入电容C1、输出侧U2加入电容C2。本发明专利技术具有多功能特性，具备高度灵活性与实用价值，可用于电力电子组件单元也可以用于仪表类多功能电源、电子负载或其它各类多功能应用场合，具有广阔的工业市场价值。工业市场价值。工业市场价值。

【技术实现步骤摘要】
一种双向能量流动的升降压多功能对称电路


[0001]本专利技术涉及电力电子
，尤其是涉及一种双向能量流动的升降压多功能对称电路。

技术介绍

[0002]电力电子技术应用极为广泛，对于各类应用往往都需要特殊电路，而对于希望模块化以电力电子组件(Power Electronics Building Block
‑
PEBB)应用而言并不有利。对于采用电力电子组件或以其为基本单元构造积木结构的应用而言，如采用单一电路以解决多种应用则极为便捷。一般而言，各类直流
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直流变换(DC
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DC)、直流
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交流变换(DC
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AC)、交流
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直流变换(AC
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DC)、交流
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交流变换(AC
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AC)各类应用不论是否双向能量流动均有大量不同的拓扑结构。
[0003]目前直流
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直流DC
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DC双向能量流动研究较多，如沈超,赵世伟，“多输入双向全桥DC
‑
DC变换器及其能量管理策略研究”，电工电能新技术,2020,39(06):34
‑
41。也有人研究双向AC
‑
AC变换器，如廖建文,张娅,梅容芳,彭永杰.“基于开关电容的三相双向AC
‑
AC变换器设计”，电子器件,2017,40(02):476
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480。然而对于多功能型电路研究相对较少，特别是用于构造电力电子组件单元(Power Electronics Building Block
‑
PEBB)的多功能电路。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是在于提供一种双向能量流动的升降压多功能对称电路，具备双向能量流动能力且具备正反压输出及升降压输出能力，可用于多种变换包括直流
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直流变换(DC
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DC)、直流
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交流变换(DC
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AC)、交流
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直流变换(AC
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DC)、交流
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交流变换(AC
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AC)。
[0005]本专利技术的目的是这样实现的：
[0006]一种双向能量流动的升降压多功能对称电路，特征是：由开关Q1～Q6以及电感L采用桥式结构构成基本电路拓扑，开关Q1、Q3组成一个桥臂AC，开关Q1、Q3的中点为B；开关Q2、Q4组成另一个桥臂DG，开关Q2、Q4中点为E；开关Q5连接在Q1、Q2之间的AD之间，开关Q6连接在Q3、Q4之间的CG之间；电感L在B、E之间；由此构成本专利技术的基本拓扑。
[0007]必要时分别在输入侧U1加入电容C1、输出侧U2加入电容C2进行滤波。
[0008]本专利技术电路拓扑为对称电路，能量双向流动时对称法则：U1与U2、电容C1与C2、开关Q1与Q2、开关Q3与Q4对称，电感L、开关Q5、Q6自对称。
[0009]所述一种双向能量流动的升降压多功能对称电路可以完成直流
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直流变换(DC
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DC)、直流
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交流变换(DC
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AC)、交流
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直流变换(AC
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DC)、交流
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交流变换(AC
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AC)等四类双向升降压与正反压功率变换，其中直流
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交流变换(DC
‑
AC)与交流
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交流变换(AC
‑
AC)可以实现变频输出。
[0010]本专利技术有双向能量流动能力，包括正向能量流动输入侧U1
→
输出侧U2，反向能量流动输出侧U2
→
输入侧U1两种方式，两种能量流动方式根据输入侧U1与输出侧U2的极性、电感电流i方向各有八类基本工况。
[0011]本专利技术正向能量流动输入侧U1
→
输出侧U2时一共有八类基本工况且每种工况均有(a)、(b)两类子工况，其中子工况(a)能量输入，子工况(b)续流；反向能量流动亦然。
[0012]其中，正向能量流动八类基本工况：
[0013]工况1为U1为正，U2为正，电感电流i从B
→
E为正向电流，正向输出；
[0014]工况2为U1为正，U2为正，电感电流i从E
→
B为反向电流，正向输出；
[0015]工况3为U1为负，U2为正，电感电流i从B
→
E为正向电流，反向输出；
[0016]工况4为U1为负，U2为正，电感电流i从E
→
B为反向电流，反向输出；
[0017]工况5为U1为正，U2为负，电感电流i从B
→
E为正向电流，反向输出；
[0018]工况6为U1为正，U2为负，电感电流i从E
→
B为反向电流，反向输出；
[0019]工况7为U1为负，U2为负，电感电流i从B
→
E为正向电流，正向输出；
[0020]工况8为U1为负，U2为负，电感电流i从E
→
B为反向电流，正向输出。
[0021]反向能量流动也有八类基本工况，与之类同，专业人员可利用对称性进行分析，不再赘述。
[0022]所述正向能量流动八类基本工况如表1所示。
[0023]表1正向能量流动的八类基本工况
[0024][0025]正反向能量流动的各自八类基本工况均可工作于电流连续或断续模式且正反向能量流动的各自八类基本工况均具备升降压能力。
[0026]不同工况中Q1～Q6开关状态如表2所示。
[0027]表2正向能量流动不同工况中Q1～Q6开关状态
[0028] Q1Q2Q3Q4Q5Q6工况1
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(a)100101工况1
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(b)011001工况2
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(a)011010工况2
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(b)100101工况3
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(a)011010
工况3
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(b)011001工况4
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(a)100101工况4
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(b)100110工况5
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(a)100101工况5
‑
(b)100110工况6
‑
(a)011010工况6
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(b)011001工况7
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(a)011010工况7
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(b)100110工况8
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(a)100101工况8
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(b)011 01
[0029]表2中“1”表示对应开关闭合，“0”表示对应开关断开。各种变换类型工况组合如表3所示。
[0030]表3正向本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双向能量流动的升降压多功能对称电路，其特征在于：由开关Q1~Q6以及电感L采用桥式结构构成基本电路拓扑，开关Q1、Q3组成一个桥臂AC，开关Q1、Q3的中点为B；开关Q2、Q4组成另一个桥臂DG，开关Q2、Q4中点为E；开关Q5连接在Q1、Q2之间的AD之间，开关Q6连接在Q3、Q4之间的CG之间；电感L在B、E之间；由此构成本发明的基本拓扑。2.根据权利要求1所述的双向能量流动的升降压多功能对称电路，其特征在于：必要时分别在输入侧U1加入电容C1、输出侧U2加入电容 C2进行滤波。3.根据权利要求1所述的双向能量流动的升降压多功能对称电路，其特征在于：电路拓扑为对称电路，能量双向流动时对称法则：U1与U2、电容C1与C2、开关Q1与Q2、开关Q3与Q4对称，电感L、开关Q5、Q6自对称。4.根据权利要求1所述的双向能量流动的升降压多功能对称电路，其特征在于：所述一种双向能量流动的升降压多功能对称电路能完成直流
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直流变换（DC
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DC）、直流
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交流变换（DC
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AC）、交流
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直流变换（AC
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DC）、交流
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交流变换（AC
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AC）等四类双向升降压与正反压功率变换，其中直流
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交流变换（DC
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AC）与交流
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交流变换（AC
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AC）可以实现变频输出。5.根据权利要求1所述的双向能量流动的升降压多功能对称电路，其特征在于：所述一种双向能量流动的升降压多功能对称电路有双向能量流动能力，包括正向能量流动输入侧U1
→
输出侧U2，反向能量流动输出侧U2
→
输入侧U1两种方式，两种能量流动方式根据输入侧U1与输出侧U2的极性、电感电流i方向各有八类基本工况。6.根据权利要求1所述的双向能量流动的升降压多功能对称电路，其特征在于：正向能量流动输入侧U1
→
输出侧U2时一共有八类基本工况且每种工况均有（a）、（b）两类子工...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘珺，申惠，尹超，陈雨梦，刘安冉，
申请(专利权)人：华东交通大学，
类型：发明
国别省市：