一种新型AC-DC光子电能变换器拓扑及其整流方法技术

本发明专利技术公开了一种新型AC

【技术实现步骤摘要】
供电，所述交流电源AC输出电压u
in
(t)、输出电流i
in
(t)的负半周为所述输入侧LED2供电；
[0015]S2：所述输入侧LED1与所述输入侧LED2获得功率P
in
(t)，并跟随所述交流电源AC的正负半周交替导通发光，所述输入侧LED1与所述输入侧LED2的输出光通量为φ
v
(t)；
[0016]S3：所述输出侧PV接收光子能量产生光生电流I
ph
(t)，进而输出频率为所述交流电源AC二倍的直流开路电压U
oc
(t)，所述负载Z通过与所述交流电源AC和所述AC
‑
DC光子电能变换器的内阻分压获得电压U
o
(t)。
[0017]从以上技术方法可以看出，本专利技术案例实施具有以下有益效果：
[0018]本专利技术公开的一种新型AC
‑
DC光子电能变换器拓扑及其整流方法，运用光子作为AC
‑
DC能量转换的介质，颠覆了传统开关变换器的整流方法，具有体积小、低电磁干扰、低输出纹波等优点；同时针对光子变压器只能实现DC
‑
DC电能变换的问题，新型AC
‑
DC光子电能变换器结合光电材料特性和电气输出特性，通过拓扑设计实现光子电能变换器的AC
‑
DC电能变换，扩展了光子电能变换器的应用领域。
附图说明
[0019]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。对于本领域普通技术人员来说，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的附图。
[0020]图1为本专利技术的一种新型AC
‑
DC光子电能变换器拓扑结构示意图；
[0021]图2为本专利技术的一种新型AC
‑
DC光子电能变换器工作原理示意图；
[0022]图3为本专利技术的一种新型AC
‑
DC光子电能变换器整流流程和工作波形示意图。
[0023]其中：u
in
(t)为交流电源AC输出电压、u
LED1
(t)和u
LED2
(t)分别为输入侧LED1和输入侧LED2的电压、i
in
(t)为交流电源AC输出电流、P
in
(t)为交流电源AC输出功率、φ
v
(t)为输入侧LED1和输入侧LED2的输出光通量、I
ph
(t)为输出侧PV接收光子能量产生的光生电流、U
oc
(t)为整流得到的直流开路电压、U
o
(t)为负载和内阻分压所获得的电压。
具体实施方式
[0024]为使本专利技术实施例中的目的、技术方案和特点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清晰、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0025]请参照图1，图1为本专利技术的一种新型AC
‑
DC光子电能变换器拓扑结构示意图，包括：交流电源AC、输入侧LED1、输入侧LED2、输出侧PV、负载Z，具体连接方式为：
[0026]交流电源AC的一端与输入侧LED1的正极、输入侧LED2的负极连接；
[0027]交流电源AC的另一端与输入侧LED1的负极、输入侧LED2的正极连接；
[0028]输出侧PV包括输出侧PV1到输出侧PV
N
；
[0029]输出侧PV1到输出侧PV
N
串联连接；
[0030]输出侧PV1的正极与负载Z的第一端连接；
[0031]输出侧PV
N
的负极与负载Z的第二端连接。
[0032]请参照图2，图2为本专利技术的一种新型AC
‑
DC光子电能变换器工作原理示意图，并结合图3的整流流程和工作波形分析新型AC
‑
DC光子电能变换器的整流方法，具体包括以下步骤：
[0033]S1：交流电源AC输出电压u
in
(t)、输出电流i
in
(t)为：
[0034][0035]交流电源AC输出电压u
in
(t)、输出电流i
in
(t)的正半周为输入侧LED1供电，交流电源AC输出电压u
in
(t)、输出电流i
in
(t)的负半周为输入侧LED2供电，则输入侧LED1和输入侧LED2的电压电流分别为：
[0036][0037]S2：输入侧LED1与输入侧LED2获得功率P
in
(t)为：
[0038]P
in
(t)＝u
in
(t)i
in
(t)＝A1A2sin
2 wt
[0039]输入侧LED1与输入侧LED2跟随所述交流电源AC的正负半周交替导通发光，输入侧LED1与输入侧LED2输出的光通量为φ
v
(t)，光照度为E
v
(t)：
[0040][0041]其中，α和β分别为输出光通量φ
v
(t)与输出功率P
in
(t)和P
in2
(t)的整定系数，S为光照表面积，N为输出侧PV的数量，E
o
为额定温度T
o
下的发光效率，k
e
为发光效率随温度升高而降低的相对速率，k
h
为小于1的散热系数，R
jc
和R
hs
分别为输入侧LED和散热器的热阻，α和β的具体值应根据实际工况给定。
[0042]S3：输出侧PV接收输入侧LED1与输入侧LED2发射的光子能量，进而产生光生电流I
ph
(t)，则光生电流I
ph
(t)和直流开路电压U
oc
(t)为：
[0043][0044]其中，k
ph
为光照度E
v
(t)与光生电流I
ph
(t)的比例系数，T为绝对温度，q为基本电
荷，k
B
为玻尔兹曼常数，I
a
输出侧PV的反向饱和电流，结合S1和S2的分析，整流输出直流开路电压U
oc
(t)的频率为交流电源AC频率的二倍：
[0045][0046]将交流电源AC和AC
‑
DC光子电能变换器的内阻定义为Z
n
，则负载Z与内阻Z
n...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种新型AC
‑
DC光子电能变换器拓扑，其特征在于，包括：交流电源AC、输入侧LED1、输入侧LED2、输出侧PV、负载Z；所述交流电源AC的一端与所述输入侧LED1的正极、所述输入侧LED2的负极连接；所述交流电源AC的另一端与所述输入侧LED1的负极、所述输入侧LED2的正极连接；所述输出侧PV包括输出侧PV1到输出侧PV
N
；所述输出侧PV1到所述输出侧PV
N
串联连接；所述输出侧PV1的正极与所述负载Z的第一端连接；所述输出侧PV
N
的负极与所述负载Z的第二端连接。2.一种新型AC
‑
DC光子电能变换器的整流方法，其特征在于，采用如权利要求1所述的一种新型AC
‑
DC光子电能变换器拓扑，具体步骤为：S1：所述交流电源AC输出电压u
in
(t)、输出电流i
in
(t)的正半周为所述输入侧LED1供电，所述交流电源AC输出电压u
in
(t)、输出电流i
in
(t)的负半周为所述输入侧LED2供电；S2：所述输入侧LED1与所述输入侧LED2获得功率P
in
(t)，并跟随所述交流电源AC的正负半周交替导通发光，所述输...

【专利技术属性】
技术研发人员：张桂东，马晓阳，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：