專利名稱：Dc電源系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及將諸如電池之類的DC電源的DC電壓升壓到具有中性點的DC電壓的DC電源系統(tǒng)，這些DC電源系統(tǒng)包括例如不間斷電源系統(tǒng)(UPS)、太陽能發(fā)電系統(tǒng)、以及燃料電池。本發(fā)明具體涉及使設(shè)置在DC電源系統(tǒng)的DC輸出側(cè)中的串聯(lián)連接電容器電路中一電容器兩端的電壓和另一電容器兩端的電壓之間保持均衡的控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
圖8是采用專利文獻(xiàn)I中所公開的常規(guī)技術(shù)的DC電源系統(tǒng)的電路圖。主電路包括用于供應(yīng)DC功率的DC電源8、電抗器I、開關(guān)元件2A和2B、二極管3AD和3BD、以及輸出電容器4A和4B。開關(guān)元件2A和2B執(zhí)行開關(guān)操作來獲取電容器4A兩端和電容器4B兩端的期望電壓，從而向負(fù)載9供應(yīng)比DC電源8的電壓高的DC輸出電壓。該電路構(gòu)造的控制操作通過使用由兩個磁耦合繞組構(gòu)成的電抗器I對具有移相角的開關(guān)元件2A和2B進(jìn)行導(dǎo)通-截止控制來執(zhí)行。該控制系統(tǒng)減少通過電抗器I的電流中的波紋，從而構(gòu)造小尺寸且低成本的設(shè)備，這是通過控制系統(tǒng)實現(xiàn)的目的。控制系統(tǒng)的細(xì)節(jié)在專利文獻(xiàn)I中進(jìn)行了描述，并且因此在此予以省略。該電路是用于將來自DC電源8的功率供應(yīng)到負(fù)載9的單向升壓斬波電路。然而，該電路還變成用于通過將反并聯(lián)連接的開關(guān)元件添加到二極管3AD和3BD以將來自負(fù)載9的功率回收到DC電源8的雙向升壓斬波電路。[專利文獻(xiàn)I]日本未經(jīng)審查的專利申請公開No. 2002-295228當(dāng)專利文獻(xiàn)I的斬波器連接到諸如不間斷電源系統(tǒng)(UPS)之類的三級逆變器時，該逆變器(即，DC-AC轉(zhuǎn)換電路)連接到在電容器4A和4B兩端的斬波器、以及兩個電容器之間的串聯(lián)連接點。由于半導(dǎo)體元件的電壓降的分散、電路組件的阻抗、以及選通信號、并且由于逆變器引起DC功率的不均衡，電容器4A兩端的電壓和電容器4B電路的電壓變得不均衡。該不均衡導(dǎo)致過大的電壓或不足的電壓，該電壓可引起操作的中斷。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于，提供雙向升壓型DC電源系統(tǒng)，盡管組件特性和操作信號分散、或負(fù)載處的功率不均衡，但該雙向升壓型DC電源系統(tǒng)供應(yīng)串聯(lián)連接的DC輸出電容器的均衡電壓。為了實現(xiàn)以上所述的目的，本發(fā)明的第一方面提供升壓型DC電源，該升壓型DC電源包括各自具有反并聯(lián)連接二極管的串聯(lián)連接的第一至第四開關(guān)元件、其一端連接到串聯(lián)連接的第一開關(guān)元件和第二開關(guān)元件之間的點的第一電抗器、其一端連接到串聯(lián)連接的第三開關(guān)元件和第四開關(guān)元件之間的點的第二電抗器、其一端連接到第一電抗器的另一端而其另一端連接到第二電抗器的另一端的DC電源、與串聯(lián)連接的第一開關(guān)元件和第二開關(guān)元件并聯(lián)連接的第一電容器、以及與串聯(lián)連接到第三開關(guān)元件和第四開關(guān)元件并聯(lián)連接的第二電容器。DC電源系統(tǒng)的DC輸出電壓是第一電容器和第二電容器的串聯(lián)連接電路的電壓，并且DC電源系統(tǒng)具有在第一電容器的一端處的正端子、在第一電容器和第二電容器的串 聯(lián)連接點處的中性端子、以及在第二電容器的一端處的負(fù)端子的輸出端子。DC電源系統(tǒng)在第一模式和第二模式中操作。第一模式在第一電容器兩端的電壓和第二電容器兩端的電壓低于DC電源的電壓、第一和第二電抗器中的電流以非連續(xù)模式流動、以及第一電容器兩端的電壓高于第二電容器兩端的電壓的條件下，通過以下的過程進(jìn)行操作第二開關(guān)元件導(dǎo)通以使電流連續(xù)地流過DC電源、第一電抗器、第二開關(guān)元件、第二電容器、第四開關(guān)元件的二極管、以及第二電抗器，隨后第二開關(guān)元件截止從而將第一和第二電抗器中所存儲的磁能傳送到第一和第二電容器以對電容器充電。隨后在第一模式中，第一和第四開關(guān)兀件導(dǎo)通以使第一電容器放電到處于第二開關(guān)元件導(dǎo)通之前的值的電壓。第二模式在除第一電容器兩端的電壓低于第二電容器兩端的電壓以外與第一模式相同的條件下，通過除第三開關(guān)元件代替第二開關(guān)元件導(dǎo)通和截止而第四開關(guān)元件代替第一開關(guān)元件導(dǎo)通和截止以外通過與第一模式相同的過程進(jìn)行操作。本發(fā)明的第二方面提供升壓型DC電源系統(tǒng)，該升壓型DC電源系統(tǒng)包括各自具有反并聯(lián)連接二極管的串聯(lián)連接的第一至第四開關(guān)元件、其一端連接到串聯(lián)連接的第一開關(guān)元件和第二開關(guān)元件之間的點的第一電抗器、其一端連接到串聯(lián)連接的第三開關(guān)元件和第四開關(guān)元件之間的點的第二電抗器、其一端連接到第一電抗器的另一端而其另一端連接到第二電抗器的另一端的DC電源、與串聯(lián)連接的第一開關(guān)元件和第二開關(guān)元件并聯(lián)連接的第一電容器、與串聯(lián)連接的第三開關(guān)元件和第四開關(guān)元件并聯(lián)連接的第二電容器、各自具有與串聯(lián)連接的第一和第二電容器并聯(lián)連接的反并聯(lián)連接二極管的串聯(lián)連接的第五開關(guān)元件和第六開關(guān)元件、連接在第一和第二電容器的串聯(lián)連接點與第五和第六開關(guān)元件的串聯(lián)連接點之間的第三電抗器。DC電源系統(tǒng)的DC輸出電壓是第一電容器和第二電容器的串聯(lián)連接電路的電壓，并且DC電源系統(tǒng)具有在第一電容器的一端處的正端子、在第一電容器和第二電容器的串聯(lián)連接點處的中性端子、以及在第二電容器的一端處的負(fù)端子的輸出端子。DC電源系統(tǒng)在第三模式、第五模式、第四模式、以及第六模式中操作。第三模式在第一電容器兩端的電壓和第二電容器兩端的電壓低于DC電源的電壓、第一和第二電抗器中的電流以非連續(xù)模式流動、以及第一電容器兩端的電壓高于第二電容器兩端的電壓的條件下，通過以下的過程進(jìn)行操作其中第一開關(guān)元件和第二開關(guān)元件交替地導(dǎo)通和截止、且第二開關(guān)元件的導(dǎo)通時間長于第一開關(guān)元件的導(dǎo)通時間，以及第三開關(guān)元件和第四開關(guān)元件交替地導(dǎo)通和截止、且第四開關(guān)元件的導(dǎo)通時間長于第三開關(guān)元件的導(dǎo)通時間。
第五模式在與第三模式相同的條件下且通過與第三模式相同的過程進(jìn)行操作，不同之處在于當(dāng)?shù)谝婚_關(guān)元件的導(dǎo)通時間或第三開關(guān)元件的導(dǎo)通時間不存在、且第一電容器兩端的電壓和第二電容器兩端的電壓彼此不同時，使第五開關(guān)元件的導(dǎo)通時間長于第六開關(guān)元件的導(dǎo)通時間。此時，使第五開關(guān)元件和第四開關(guān)元件的導(dǎo)通時間等于第二開關(guān)元件和第三開關(guān)元件的導(dǎo)通時間。第四模式在除第一電容器兩端的電壓低于第二電容器兩端的電壓以外與第三模式相同的條件下，通過以下的過程進(jìn)行操作其中第一開關(guān)元件和第二開關(guān)元件交替地導(dǎo)通和截止、且第一開關(guān)元件的導(dǎo)通時間長于第二開關(guān)元件的導(dǎo)通時間，以及第三開關(guān)元件和第四開關(guān)元件交替地導(dǎo)通和截止、且第三開關(guān)元件的導(dǎo)通時間長于第四開關(guān)元件的導(dǎo)通時間。第六模式在與第四模式相同的條件下且通過與第四模式相同的過程進(jìn)行操作，不同之處在于當(dāng)?shù)谝浑娙萜鲀啥说碾妷汉偷诙娙萜鲀啥说碾妷罕舜瞬煌瑫r，甚至在第一開關(guān)元件或第三開關(guān)元件具有最大導(dǎo)通時間的情況下，使第六開關(guān)元件的導(dǎo)通時間長于第五開關(guān)元件的導(dǎo)通時間。 本發(fā)明的DC電源系統(tǒng)通過對應(yīng)于電抗器電流是不連續(xù)的還是連續(xù)的而改變開關(guān)元件的操作來控制，從而實現(xiàn)串聯(lián)連接電容器的電壓之間的均衡。在此情況下，只通過開關(guān)元件的操作來控制是不可能的，附加提供的均衡電路執(zhí)行控制。因此，即使在從第一電容器到負(fù)載的放電功率與來自第二電容器的放電功率之間不均衡、或者從負(fù)載到第一電容器的充電功率與從負(fù)載到第二電容器的放電功率之間不均衡的情況下，也建立電容器的電壓之間的均衡。


圖I是根據(jù)本發(fā)明的第一實施例中的控制電路的框圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明的第二實施例中的控制電路的框圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的主電路的電路圖；圖4示出根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的操作中的波形A ；圖5示出根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的操作中的波形B ；圖6示出圖I的控制電路的操作的波形；圖7是根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的主電路的電路圖；以及圖8是根據(jù)常規(guī)技術(shù)的DC電源系統(tǒng)的電路圖。
具體實施例方式本發(fā)明的要點在于，控制開關(guān)元件以使串聯(lián)連接電容器的電壓在不連續(xù)的電抗器電流的情況下均衡，并且附加提供的均衡電路在連續(xù)的電抗器電流的情況下執(zhí)行電容器電壓的均衡，其中只通過開關(guān)元件的操作來控制是不可能的。[第一實施例]圖I示出根據(jù)本發(fā)明的第一實施例中的控制電路，而圖3示出根據(jù)本發(fā)明的第一實施例中的主電路。在本實施例中，圖3的主電路結(jié)構(gòu)用于通過電抗器LI和L2的電流的不連續(xù)模式中。主電路包括各自具有反并聯(lián)連接二極管的串聯(lián)連接開關(guān)元件SI至S4 ;其一端連接到開關(guān)元件SI和S2的串聯(lián)連接點的第一電抗器LI ;其一端連接到開關(guān)元件S3和S4的串聯(lián)連接點的第二電抗器L2 ;作為DC電源的連接在第一電抗器LI的另一端和第二電抗器L2的另一端之間的電池BAT ;與串聯(lián)連接的開關(guān)元件SI和S2并聯(lián)連接的第一電容器Cl ；以及與串聯(lián)連接的開關(guān)元件S3和S4并聯(lián)連接的第二電容器C2。負(fù)載LD與電容器Cl和C2的串聯(lián)連接電路并聯(lián)連接。圖I示出用于對圖3電路中的開關(guān)元件SI至S4進(jìn)行導(dǎo)通-截止控制的控制電路。圖4和5示出開關(guān)元件的導(dǎo)通-截止操作中的波形。首先參考圖1，在加法器AD6中獲取檢測到的DC電壓Vdcp與作為DC輸出電壓一半的DC電壓指令值的偏移量，并且將該偏移量給予電壓調(diào)節(jié)器AVRl。同樣，在加法器AD7中獲取檢測到的DC電壓Vdcn與作為DC輸出電壓一半的DC電壓指令值的偏移量，并且將該偏移量給予電壓調(diào)節(jié)器AVR2。轉(zhuǎn)換開關(guān)Sffl在電壓調(diào)節(jié)器AVRl的輸出和電壓調(diào)節(jié)器AVR2的輸出之間執(zhí)行轉(zhuǎn)換。將開關(guān)SWl的輸出給予比較器Cmp，并且在該比較器處將其與載波I作比較。創(chuàng)建三個信號(即，比較器Cmp給出的與載波I的比較結(jié)果、被延遲電路TMl延遲一時滯(dead time)之后的Cmp的輸出、 以及轉(zhuǎn)換開關(guān)SWl的開關(guān)信號I)的邏輯積。該邏輯積被稱為SI'。根據(jù)三個信號(即，比較器Cmp給出的與載波I的比較結(jié)果的倒數(shù)、被延遲電路TM2延遲一時滯之后的Cmp的輸出的倒數(shù)、以及轉(zhuǎn)換開關(guān)SWl的開關(guān)信號I的倒數(shù))創(chuàng)建另一邏輯積S2’。將信號SI’和S2’給予兩個下降檢測電路，這些下降檢測電路在信號SI’和S2’的下降時序(截止時序)時生成脈寬小于時滯的脈沖信號。開關(guān)信號I是DQ觸發(fā)器的Q輸出信號，該DC觸發(fā)器在其D輸入端子接收Q輸出的反相信號、而在其時鐘端子接收來自兩個下降檢測電路的輸出信號的邏輯和。圖6示出在上述電路操作中SI’信號、S2’信號、用于確定占空因數(shù)的電壓、以及載波I的電壓之間的關(guān)系。S2’信號在用于確定占空因數(shù)的電壓小于載波I的電壓時處于導(dǎo)通狀態(tài)，而在用于確定占空因數(shù)的電壓等于載波I的電壓時截止。以該時序，用于確定占空因數(shù)的電壓相對于SI’而改變。開關(guān)信號I的反相信號被用作輸出信號S2’從而不向S2’信號傳遞微小的異常信號的條件之一。SI’信號在從相對于SI’已改變的用于確定占空因數(shù)的電壓已變得小于載波I的電壓的時刻起經(jīng)過時滯之后導(dǎo)通。信號SI’在用于確定占空因數(shù)的電壓等于載波I的電壓時截止。此時，用于確定占空因數(shù)的電壓相對于S2’而改變。與在S2’信號的情況下一樣，開關(guān)信號I被用作輸出信號SI’從而微小的異常信號不進(jìn)入SI’信號的條件之一。類似于以上所述的操作，使用載波2來生成S3’信號和S4’信號。然后，將信號SI’至S4’、DC電壓Vdcp和Vdcn、以及開關(guān)信號I與開關(guān)信號2的邏輯和給予確定電路PJ的脈沖輸出，該電路如下所述地傳遞脈沖信號。(i)在Vdcp彡Vdcn的情況下，SI的信號為SI’、S2的信號為S2’、S3的信號為OFF(截止)、而S4的信號為SI'。(ii)在Vdcp〈Vdcn的情況下，SI的信號為S4’、S2的信號為0FF、S3的信號為S3’、而S4的信號為S4’。(i)和(ii)的這些模式的轉(zhuǎn)換根據(jù)載波周期N倍(N通常為I)的時間來確定。由此，傳遞SI至S4的信號。在第一實施例的DC電源系統(tǒng)操作時，在Vdcp彡Vdcn的情況下，如圖4所示，S2首先導(dǎo)通以對電容器C2 (其中電壓為Vdcn)充電。然后，S2截止以對電容器Cl (其中電壓為Vdcp)和電容器C2 (其中電壓為Vdcn)充電。之后，SI和S4導(dǎo)通以使電容器Cl (Vdcp)和電容器C2 (Vdcn)同時放電。這是第一模式。通過同時截止SI和S4，將繞組LI和L2中所存儲的磁能回收到電池BAT。在Vdcp〈Vdcn的情況下，如圖5所示，S3首先導(dǎo)通以對電容器Cl (Vdcp)充電，并且隨后S3截止以對電容器Cl (Vdcp)和電容器C2 (Vdcn)充電。之后，SI和S4導(dǎo)通以使電容器Cl (Vdcp)和電容器C2 (Vdcn)同時放電。這是第二模式。通過同時截止SI和S4，將繞組LI和L2中所存儲的磁能回收到電池BAT。[第二實施例]圖2示出根據(jù)本發(fā)明的第二實施例中的控制電路。電壓調(diào)節(jié)器AVRl接收大小為DC電壓指令值減去檢測到的DC電壓Vdcp與檢測到的DC電壓Vdcn之和的信號。來自AVRl的輸出用作斬波電流指令信號，并且將該輸出與DC電壓和電池電壓Vbat之和一起給予電 流調(diào)節(jié)器ACRl，從而將斬波電流Ich均衡到斬波電流指令信號。提供接收DC電壓Vdcp和DC電壓Vdcn之間的差值的電壓調(diào)節(jié)器AVR2來保持DC電壓均衡。加法器AD4執(zhí)行電壓調(diào)節(jié)器ACRl的輸出信號與電壓調(diào)節(jié)器AVR2的輸出信號的減法以獲取S I和S2的占空因數(shù)信號。加法器AD5執(zhí)行電壓調(diào)節(jié)器AVR2的輸出信號和ACRl的輸出信號的加法以獲取S3和S4的占空因數(shù)信號。SI在載波I的電壓高于用于確定占空因數(shù)的電壓時處于導(dǎo)通狀態(tài)，而S2在載波I的電壓低于用于確定占空因數(shù)的電壓時處于導(dǎo)通狀態(tài)。時滯可由類似于圖I中的電路生成。S4在載波2的電壓高于用于確定占空因數(shù)的電壓時處于導(dǎo)通狀態(tài)(其在第三模式中相對較長)，而S3在載波2的電壓低于用于確定占空因數(shù)的電壓時處于導(dǎo)通狀態(tài)(其在第四模式中相對較長)。時滯可由類似于圖I中的電路生成。當(dāng)載波I和載波2有180度的相角差時，電抗器電流變成最小值。以上所述的電路可保持電容器Cl兩端的DC電壓Vdcp和電容器C2兩端的DC電壓Vdcn之間的均衡。如果連接有極不均衡的負(fù)載，則用于不均衡校正的電壓調(diào)節(jié)器AVR2的輸出飽和，并且很難維持DC電壓均衡。為了應(yīng)對這種情形，提供由開關(guān)S5和S6、以及電抗器Lbal構(gòu)成的均衡電路，如圖7所示。均衡電路由圖2的控制電路中所提供的電路操作。當(dāng)DC電壓Vdcp和DC電壓Vdcn之間的差值超過預(yù)定限值時，電壓調(diào)節(jié)器AVR2的輸出保持在O伏，并且釋放均衡電路的電壓調(diào)節(jié)器AVR3、電流調(diào)節(jié)器ACR1、以及脈寬調(diào)節(jié)電路PWM3的輸出的零保持以操作均衡電路。電壓調(diào)節(jié)器AVR3的輸出用作均衡電流Ibal的電流指令，并且將該輸出與檢測到的均衡電流Ibal —起給予電流調(diào)節(jié)器ACR2。將電流調(diào)節(jié)器ACR2的輸出與PWM控制電路PWM3中的載波3作比較，并且在該PWM控制電路中進(jìn)行脈寬調(diào)制。當(dāng)電流調(diào)節(jié)器ACR2的輸出電壓大于載波3的電壓時，使S5導(dǎo)通(該導(dǎo)通時間在第五模式中相對較長)，而當(dāng)電流調(diào)節(jié)器ACR2的輸出電壓不大于載波3的電壓時，使S6導(dǎo)通(該導(dǎo)通時間在第六模式中相對較長)。時滯可由類似于圖I中的電路生成。載波3的頻率和相角可獨立于載波I和載波2的頻率和相角來確定。如上所述，均衡電路的控制電路在電容器Cl的DC電壓和電容器C2的DC電壓之間的差值超過預(yù)定限值時鎖存輸出信號，并且在DC電源系統(tǒng)的操作模式改變時清除該鎖存。具體而言，在應(yīng)用于不間斷電源系統(tǒng)(UPS)時，該鎖存在電池放電期間進(jìn)行，并且在恢復(fù)電源且操作模式改變到電池的充電模式時清除。如上所述，本發(fā)明提供甚至在不均衡負(fù)載連接到電源系統(tǒng)時的情況下也穩(wěn)定地供應(yīng)必需功率的DC電源系統(tǒng)。本發(fā)明提供在正端子、中性端子、以及負(fù)端子處提供比單個DC電源的電壓高的DC輸出的DC電源系統(tǒng)。本發(fā)明的DC電源系統(tǒng)可應(yīng)用于不間 斷電源系統(tǒng)、用于太陽能發(fā)電的逆變器、以及其他類似的電源系統(tǒng)。[附圖標(biāo)記描述]I、LI、L2、Lbal :電抗器SI 至 S6、2A、2B :開關(guān)元件2AD、2BD、3AD、3BD : 二極管C1、C2、4A、4B :電容器8、BAT :DC電源或電池PJ :脈沖輸出確定電路9、LD:負(fù)載11、13、14 :電壓檢測電路15:控制電路16、19、PWMA、PWMB、PWM1、PWM2、PWM3 :脈寬調(diào)制電路17,20 :載波生成器18、21、Cmp :比較器ADl 至 AD7 :加法器AVR1、AVR2、AVR3 :電壓調(diào)節(jié)器SW1、SW2:轉(zhuǎn)換開關(guān)ACRl、ACR2 電流調(diào)節(jié)器
權(quán)利要求
1.一種升壓型DC電源系統(tǒng),包括 各自具有反并聯(lián)連接二極管的串聯(lián)連接的第一至第四開關(guān)元件、其一端連接到所述串聯(lián)連接的第一開關(guān)元件和第二開關(guān)元件之間的點的第一電抗器、其一端連接到所述串聯(lián)連接的第三開關(guān)元件和第四開關(guān)元件之間的點的第二電抗器、其一端連接到所述第一電抗器的另一端而其另一端連接到所述第二電抗器的另一端的DC電源、與所述串聯(lián)連接的第一開關(guān)元件和第二開關(guān)元件并聯(lián)連接的第一電容器、以及與所述串聯(lián)連接的第三開關(guān)元件和第四開關(guān)元件并聯(lián)連接的第二電容器； 所述DC電源系統(tǒng)的DC輸出電壓是所述第一電容器和所述第二電容器的串聯(lián)連接電路的電壓，并且所述DC電源系統(tǒng)具有在所述第一電容器的一端處的正端子、在所述第一電容器和所述第二電容器的串聯(lián)連接點處的中性端子、以及在所述第二電容器的一端處的負(fù)端子的輸出端子； 所述DC電源系統(tǒng)在第一模式和第二模式中操作，其中 所述第一模式 在所述第一電容器兩端的電壓和所述第二電容器兩端的電壓低于所述DC電源的電壓、所述第一和第二電抗器中的電流以非連續(xù)模式流動、以及所述第一電容器兩端的電壓高于所述第二電容器兩端的電壓的條件下， 通過以下的過程進(jìn)行操作所述第二開關(guān)元件導(dǎo)通以使電流連續(xù)地流過所述DC電源、所述第一電抗器、所述第二開關(guān)元件、所述第二電容器、所述第四開關(guān)元件的二極管、以及所述第二電抗器，隨后所述第二開關(guān)元件截止從而將所述第一和第二電抗器中所存儲的磁能傳送到所述第一和第二電容器以對所述電容器充電，并且隨后所述第一和第四開關(guān)元件導(dǎo)通以使所述第一電容器放電到處于所述第二開關(guān)元件導(dǎo)通之前的值的電壓；以及所述第二模式 在除所述第一電容器兩端的電壓低于所述第二電容器兩端的電壓以外與所述第一模式相同的條件下， 除所述第三開關(guān)元件代替所述第二開關(guān)元件導(dǎo)通和截止而所述第四開關(guān)元件代替所述第一開關(guān)元件導(dǎo)通和截止以外通過與所述第一模式相同的過程進(jìn)行操作。
2.一種升壓型DC電源系統(tǒng),包括 各自具有反并聯(lián)連接二極管的串聯(lián)連接的第一至第四開關(guān)元件、其一端連接到所述串聯(lián)連接的第一開關(guān)元件和第二開關(guān)元件之間的點的第一電抗器、其一端連接到所述串聯(lián)連接的第三開關(guān)元件和第四開關(guān)元件之間的點的第二電抗器、其一端連接到所述第一電抗器的另一端而其另一端連接到所述第二電抗器的另一端的DC電源、與所述串聯(lián)連接的第一開關(guān)元件和第二開關(guān)元件并聯(lián)連接的第一電容器、與所述串聯(lián)連接的第三開關(guān)元件和第四開關(guān)元件并聯(lián)連接的第二電容器、各自具有與所述串聯(lián)連接的第一和第二電容器并聯(lián)連接的反并聯(lián)連接二極管的串聯(lián)連接的第五開關(guān)元件和第六開關(guān)元件、連接在所述第一和第二電容器的串聯(lián)連接點與所述第五和第六開關(guān)元件的串聯(lián)連接點之間的第三電抗器； 所述DC電源系統(tǒng)的DC輸出電壓是所述第一電容器和所述第二電容器的串聯(lián)連接電路的電壓，并且所述DC電源系統(tǒng)具有在所述第一電容器的一端處的正端子、在所述第一電容器和所述第二電容器的串聯(lián)連接點處的中性端子、以及在所述第二電容器的一端處的負(fù)端子的輸出端子；所述DC電源系統(tǒng)在第三模式、第五模式、第四模式、以及第六模式中操作，其中 所述第三模式 在所述第一電容器兩端的電壓和所述第二電容器兩端的電壓低于所述DC電源的電壓、所述第一和第二電抗器中的電流以連續(xù)模式流動、以及所述第一電容器兩端的電壓高于所述第二電容器兩端的電壓的條件下， 通過以下的過程進(jìn)行操作其中所述第一開關(guān)元件和所述第二開關(guān)元件交替地導(dǎo)通和截止、且所述第二開關(guān)元件的導(dǎo)通時間長于所述第一開關(guān)元件的導(dǎo)通時間，以及所述第三開關(guān)元件和所述第四開關(guān)元件交替地導(dǎo)通和截止、且所述第四開關(guān)元件的導(dǎo)通時間長于所述第三開關(guān)元件的導(dǎo)通時間； 所述第五模式在與所述第三模式相同的條件下且通過與所述第三模式相同的過程進(jìn)行操作，不同之處在于當(dāng)所述第一開關(guān)元件的導(dǎo)通時間或所述第三開關(guān)元件的導(dǎo)通時間不存在、且所述第一電容器兩端的電壓和所述第二電容器兩端的電壓彼此不同時，使所述第五開關(guān)元件的導(dǎo)通時間長于所述第六開關(guān)元件的導(dǎo)通時間、且使所述第一開關(guān)元件和所述 第四開關(guān)元件的導(dǎo)通時間等于所述第二開關(guān)元件和所述第三開關(guān)元件的導(dǎo)通時間； 所述第四模式在除所述第一電容器兩端的電壓低于所述第二電容器兩端的電壓以外與所述第三模式相同的條件下， 通過以下的過程進(jìn)行操作其中所述第一開關(guān)元件和所述第二開關(guān)元件交替地導(dǎo)通和截止、且所述第一開關(guān)元件的導(dǎo)通時間長于所述第二開關(guān)元件的導(dǎo)通時間，以及所述第三開關(guān)元件和所述第四開關(guān)元件交替地導(dǎo)通和截止、且所述第三開關(guān)元件的導(dǎo)通時間長于所述第四開關(guān)元件的導(dǎo)通時間；以及 所述第六模式在與所述第四模式相同的條件下且通過與所述第四模式相同的過程進(jìn)行操作，不同之處在于當(dāng)所述第一電容器兩端的電壓和所述第二電容器兩端的電壓彼此不同時，甚至在所述第一開關(guān)元件或所述第三開關(guān)元件具有最大導(dǎo)通時間的情況下，使所述第六開關(guān)元件的導(dǎo)通時間長于所述第五開關(guān)元件的導(dǎo)通時間。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于，提供通過具有串聯(lián)連接開關(guān)元件的電路來傳遞具有中性點且高于單個DC電源的輸入電壓的DC輸出的DC電源系統(tǒng)。本發(fā)明的DC電源系統(tǒng)已解決了正端子和中性點之間的電壓與負(fù)端子和中性點之間的電壓不均衡的問題。該DC電源系統(tǒng)包括四個串聯(lián)連接的開關(guān)元件、與四個開關(guān)元件中內(nèi)側(cè)的兩個開關(guān)元件并聯(lián)連接的DC電源和電抗器的串聯(lián)連接電路、以及與串聯(lián)連接的四個開關(guān)元件并聯(lián)連接的兩個串聯(lián)連接的電容器。從串聯(lián)連接電容器的兩個末端傳遞DC輸出。在操作控制DC電源系統(tǒng)時，將中性點和正端子之間的電容器電壓與中性點和負(fù)端子之間的電容器電壓作比較，并且操作四個開關(guān)元件以均衡兩個電容器電壓。
文檔編號H02M3/07GK102843028SQ201210183689
公開日2012年12月26日 申請日期2012年6月6日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月20日
發(fā)明者藤井干介 申請人:富士電機(jī)株式會社