本發(fā)明涉及電能轉(zhuǎn)換的技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及的是一種buck型變換器拓撲。

背景技術(shù)：

隨著大容量、新能源、特殊環(huán)境電能變換技術(shù)，特別是近年來流行的電力電子變壓器、正弦交流調(diào)壓器、交流斬波器和柔性交流輸電系統(tǒng)(facts)控制器等，能源系統(tǒng)對交交變換器的靈活性和穩(wěn)定性要求也日益苛刻，傳統(tǒng)兩電平變換器拓撲已無法滿足器件電壓電流等級的要求。

因此，現(xiàn)有技術(shù)還有待于改進和發(fā)展。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，針對現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，提供一種buck型變換器拓撲，解決了現(xiàn)有技術(shù)中變換器拓撲的電壓電流等級較低的技術(shù)問題。

本發(fā)明解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案如下：

一種buck型變換器拓撲，其中，所述拓撲包括：

用于控制電路的接入的雙向開關(guān)模塊；用于對輸入電壓進行調(diào)整，輸出滿足用電負載需要輸出電壓的降壓模塊；用于濾去整流輸出電壓中的紋波的輸出濾波模塊；用于對電路中輸入電壓進行分壓的輸入分壓模塊；用于濾去整流輸入電壓中的紋波的輸入濾波模塊；

所述輸入濾波模塊與輸入分壓模塊、雙向開關(guān)模塊連接；所述輸入分壓模塊與雙向開關(guān)模塊、降壓模塊連接；所述雙向開關(guān)模塊與降壓模塊、輸出濾波模塊連接；所述降壓模塊與輸出濾波模塊連接；

通過控制雙向開關(guān)模塊及降壓模塊的導(dǎo)通或斷開，調(diào)整所述拓撲的開關(guān)模態(tài)。

所述的buck型變換器拓撲，其中，

所述輸入分壓模塊包括第一電容和第二電容；所述輸入雙向開關(guān)模塊包括第一雙向開關(guān)模塊和第二雙向開關(guān)模塊；所述降壓模塊包括第一降壓模塊和第二降壓模塊；

所述輸入濾波模塊一端連接輸入電壓端；所述輸入濾波模塊另一端與第一電容一端、第一雙向開關(guān)模塊一端連接；所述第一電容另一端與第二電容一端、第一降壓模塊的輸入端、第二降壓模塊的輸出端連接；所述第二電容另一端與第二雙向開關(guān)模塊一端連接；所述第二雙向開關(guān)模塊另一端與第二降壓模塊輸入端、輸出濾波模塊一端連接；所述第一雙向開關(guān)模塊另一端與輸出濾波模塊另一端連接。

所述的buck型變換器拓撲，其中，

所述第一雙向開關(guān)模塊包括：第一二極管、第二二極管、第三二極管、第四二極管及第一三極管構(gòu)成；所述第一二極管正極與輸入濾波模塊另一端、第一電容一端、第三二極管負極連接；所述第一二極管負極與第一三極管集電極、第二二極管負極連接；所述第三二極管正極與第一三極管發(fā)射極、第四二極管正極連接；所述第二二極管正極與第一降壓模塊輸出端、輸出濾波模塊一端、第四二極管負極連接。

所述的buck型變換器拓撲，其中，

所述第二雙向開關(guān)模塊包括：第五二極管、第六二極管、第七二極管、第八二極管及第二三極管構(gòu)成；所述第五二極管正極與輸入電壓端、第二電容另一端、第七二極管負極連接；所述第五二極管負極與第二三極管集電極、第六二極管負極連接；所述第七二極管正極與第二三極管發(fā)射極、第八二極管正極連接；所述第六二極管正極與第二降壓模塊輸入端、輸出濾波模塊另一端、第八二極管負極連接。

所述的buck型變換器拓撲，其中，

所述第一降壓模塊包括：第九二極管、第十二極管、第十一二極管、第十二二極管、第三三極管、第四三極管及第一蓄電池組；所述第九二極管正極與第十一二極管負極連接，兩者連線中一點為第一降壓模塊輸出端；所述第九二極管負極與第三三極管集電極、第十二極管負極、第一蓄電池組正極連接；所述第十一二極管正極與第一蓄電池組負極、第四三極管發(fā)射極、第十二二極管正極連接；所述第十二極管正極與第三三極管發(fā)射極、第四三極管集電極、第十二二極管負極連接，所述連線中一點為第一降壓模塊輸入端。

所述的buck型變換器拓撲，其中，

所述第二降壓模塊包括：第十三二極管、第十四二極管、第十五二極管、第十六二極管、第五三極管、第六三極管及第二蓄電池組；所述第十三二極管正極與第十五二極管負極連接，所述連線中一點為第二降壓模塊輸出端；所述第十三二極管負極與第五三極管集電極、第十四二極管負極、第二蓄電池組正極連接；所述第十五二極管正極與第二蓄電池組負極、第六三極管發(fā)射極、第十六二極管正極連接；所述第十六二極管負極與第五三極管發(fā)射極、第六三極管集電極、第十四二極管負極連接，所述連線中一點為第二降壓模塊輸入端。

所述的buck型變換器拓撲，其中，所述輸出濾波模塊包括：第二電感、第三電容；所述第二電感與第一雙向開關(guān)模塊另一端、第一降壓模塊輸出端連接；所述第三電容與第二雙向開關(guān)模塊另一端、第二降壓模塊輸入端連接。

所述的buck型變換器拓撲，其中，

所述開關(guān)模態(tài)為模態(tài)1、模態(tài)2時，輸出電壓均為uout＝d1uin,其中uout為輸出電壓，uin為輸入電壓，d1為雙向開關(guān)模塊的占空比。

所述的buck型變換器拓撲，其中，

所述開關(guān)模態(tài)為模態(tài)3、模態(tài)4時，輸出電壓均為其中uout為輸出電壓，uin為輸入電壓，d1為雙向開關(guān)模塊的占空比，d2為降壓模塊的占空比，v為蓄電池組的電壓值。

所述的buck型變換器拓撲，其中，

所述開關(guān)模態(tài)為模態(tài)5、模態(tài)6時，輸出電壓均為其中uout為輸出電壓，uin為輸入電壓，d1為雙向開關(guān)模塊的占空比。

本發(fā)明所提供的一種buck型變換器拓撲，該變換器拓撲中不需要加入變壓器，直接從交流到交流，可以實現(xiàn)單級功率變換，且變換器拓撲更為簡單；采用較多的電平數(shù)去逼近所希望的波形，有效的降低系統(tǒng)輸出總諧波畸變率(thd)，從而可以大大減小濾波器的體積和質(zhì)量、提高輸出波形質(zhì)量；且在電壓回路中，串聯(lián)的功率開關(guān)管數(shù)量比較多，總輸入電壓不變的情況下，每個開關(guān)管所承擔(dān)的電壓應(yīng)力較小。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的一種buck型變換器拓撲電路圖。

圖2是本發(fā)明的buck型變換器拓撲的開關(guān)模態(tài)(模態(tài)1)示意圖。

圖3是本發(fā)明的buck型變換器拓撲的開關(guān)模態(tài)(模態(tài)2)示意圖。

圖4是本發(fā)明的buck型變換器拓撲的開關(guān)模態(tài)(模態(tài)3)示意圖。

圖5是本發(fā)明的buck型變換器拓撲的開關(guān)模態(tài)(模態(tài)4)示意圖。

圖6是本發(fā)明的buck型變換器拓撲的開關(guān)模態(tài)(模態(tài)5)示意圖。

圖7是本發(fā)明的buck型變換器拓撲的開關(guān)模態(tài)(模態(tài)6)示意圖。

具體實施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚、明確，以下參照附圖并舉實施例對本發(fā)明進一步詳細說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

現(xiàn)有技術(shù)中變換器中需要有一個變壓器作為中間環(huán)節(jié)，且在變壓器前后各有一級功率變換電路，在變換過程需要先整流為直流再逆變?yōu)榻涣?，變換器的變換過程較復(fù)雜。本發(fā)明提供了一種buck型變換器拓撲，在該拓撲中不需要變壓器，且能直接從交流到交流，實現(xiàn)單級功率變換。

如圖1所示，為本發(fā)明的一種buck型變換器拓撲電路圖，所述拓撲包括：雙向開關(guān)模塊，用于控制電路的接入；降壓模塊，用于對輸入電壓進行調(diào)整，輸出滿足用電負載需要的輸出電壓；輸出濾波模塊，用于濾去整流輸出電壓中的紋波；輸入分壓模塊，用于對電路中的輸入電壓進行分壓；輸入濾波模塊，用于濾去整流輸入電壓中的紋波。

所述輸入濾波模塊與輸入分壓模塊、雙向開關(guān)模塊連接；所述輸入分壓模塊與雙向開關(guān)模塊、降壓模塊連接；所述雙向開關(guān)模塊與降壓模塊、輸出濾波模塊連接；所述降壓模塊與輸出濾波模塊連接。通過控制雙向開關(guān)模塊及降壓模塊的導(dǎo)通或斷開，調(diào)整所述拓撲的開關(guān)模態(tài)。

所述輸入雙向開關(guān)模塊包括第一雙向開關(guān)模塊1和第二雙向開關(guān)模塊2；每個雙向開關(guān)模塊由四個二極管及一個三極管構(gòu)成。

所述降壓模塊包括第一降壓模塊3和第二降壓模塊4；每個降壓模塊包括四個二極管、兩個三極管及一個蓄電池組構(gòu)成。在電壓回路中，串聯(lián)的功率開關(guān)管數(shù)量比較多，總輸入電壓不變，則每個開關(guān)管所需承擔(dān)的電壓應(yīng)力就會比較小。

所述輸出濾波模塊5包括第二電感l(wèi)2、第三電容c3。

所述輸入分壓模塊6包括兩個分壓電容：第一電容c1和第二電容c2。

所述輸入濾波模塊7包括第一電感l(wèi)1；

所述輸入濾波模塊7一端連接輸入電壓端；所述輸入濾波模塊7另一端與第一電容c1一端、第一雙向開關(guān)模塊1一端連接；所述第一電容c1另一端與第二電容c2一端、第一降壓模塊3的輸入端、第二降壓模塊4的輸出端連接；所述第二電容c2另一端與第二雙向開關(guān)模塊2一端連接；所述第二雙向開關(guān)模塊2與第二降壓模塊4輸入端、輸出濾波模塊5一端連接；所述第一雙向開關(guān)模塊1另一端與輸出濾波模塊5另一端連接。

所述第一雙向開關(guān)模塊1包括：第一二極管d1、第二二極管d2、第三二極管d3、第四二極管d4及第一三極管t1構(gòu)成；所述第一二極管d1正極與第一電感l(wèi)1另一端、第一電容c1一端、第三二極管d3負極連接；所述第一二極管d1負極與第一三極管t1集電極、第二二極管d2負極連接；所述第三二極管d3正極與第一三極管t1發(fā)射極、第四二極管d4正極連接；所述第二二極管d2正極與第一降壓模塊3輸出端、輸出濾波模塊5一端連接；所述第二二極管d2正極與第一降壓模塊3輸出端、輸出濾波模塊5一端、第四二極管d4負極連接。

所述第二雙向開關(guān)模塊2包括：第五二極管d5、第六二極管d6、第七二極管d7、第八二極管d8及第二三極管t2構(gòu)成；所述第五二極管d5正極與輸入電壓端、第二電容c2另一端、第七二極管d7負極連接；所述第五二極管d5負極與第二三極管t2集電極、第六二極管d6負極連接；所述第七二極管d7正極與第二三極管t2發(fā)射極、第八二極管d8正極連接；所述第六二極管d6正極與第二降壓模塊4輸入端、輸出濾波模塊5另一端、第八二極管d8負極連接。

所述第一降壓模塊3包括：第九二極管d9、第十二極管d10、第十一二極管d11、第十二二極管d12、第三三極管t3、第四三極管t4及第一蓄電池組v1；所述第九二極管d9正極與第十一二極管d11負極連接，兩者連接中一點為第一降壓模塊3輸出端；所述第九二極管d9負極與第三三極管t3集電極、第十二極管d12負極、第一蓄電池組v1正極連接；所述第十一二極管d11正極與第一蓄電池組v1負極、第四三極管t4發(fā)射極、第十二二極管d12正極連接；所述第十二極管d12正極與第三三極管t3發(fā)射極、第四三極管t4集電極、第十二二極管d12負極連接，所述連線中一點為第一降壓模塊3輸入端。

所述第二降壓模塊包括：第十三二極管d13、第十四二極管d14、第十五二極管d15、第十六二極管d16、第五三極管t5、第六三極管t6及第二蓄電池組v2；所述第十三二極管d13正極與第十五二極管d15負極連接，所述連線中一點為第二降壓模塊4輸出端；所述第十三二極管d13負極與第五三極管t5集電極、第十四二極管d14負極、第二蓄電池組v2正極連接；所述第十五二極管d15正極與第二蓄電池組v2負極、第六三極管t6發(fā)射極、第十六二極管d16正極連接；所述第十六二極管d16負極與第五三極管t5發(fā)射極、第六三極管t6集電極、第十四二極管d14負極連接，所述連線中一點為第二降壓模塊4輸入端。在降壓模塊中，蓄電池反向串入電壓回路中，能更好的降低電壓。

所述輸出濾波模塊5包括：第二電感l(wèi)2、第三電容c3；所述第二電感l(wèi)2與第一雙向開關(guān)模塊1輸出端、第一降壓模塊3輸出端連接；所述第三電容c3與第二雙向開關(guān)模塊2輸出端、第二降壓模塊4輸入端連接。

在該buck型變換器的輸出端還連接一負載r1，該負載上的電壓值即為輸出電壓uout。

基于上述的一種buck型變換器拓撲，本發(fā)明對該拓撲的不同開關(guān)模態(tài)進行分析，不同開關(guān)模態(tài)下輸出的電壓值不同，通過調(diào)整各開關(guān)模態(tài)的工作順序，并對占空比進行適當(dāng)?shù)目刂疲涂梢杂枚嚯A梯波形使得輸出電壓逼近正弦波形，有效的降低系統(tǒng)輸出總諧波畸變率(thd)。通過控制雙向開關(guān)模塊及降壓模塊的導(dǎo)通或斷開，調(diào)整所述拓撲的開關(guān)模態(tài)。

如圖2所述，為本發(fā)明的一種buck型變換器拓撲開關(guān)模態(tài)(模態(tài)1)示意圖，此時，第一雙向開關(guān)模塊1與第二雙向開關(guān)模塊2均處于導(dǎo)通狀態(tài)，而第一降壓模塊3及第二降壓模塊4斷開。第一雙向開關(guān)模塊1中第一二極管d1、第四二極管d4、第一三極管t1導(dǎo)通，其他開關(guān)管斷開；第二雙向開關(guān)模塊2中第六二極管d6、第七二極管d7導(dǎo)通，其他開關(guān)管斷開；第一降壓模塊3及第二降壓模塊4中所有開關(guān)管斷開。

如圖3所述，為本發(fā)明的一種buck型變換器拓撲開關(guān)模態(tài)(模態(tài)2)示意圖，此時，第一雙向開關(guān)模塊1與第二雙向開關(guān)模塊2均處于導(dǎo)通狀態(tài)，而第一降壓模塊3及第二降壓模塊4斷開。第一雙向開關(guān)模塊1中第二二極管d2、第三二極管d3、第一三極管t1導(dǎo)通，其他開關(guān)管斷開；第二雙向開關(guān)模塊2中第五二極管d5、第八二極管d8導(dǎo)通，其他開關(guān)管斷開；第一降壓模塊3及第二降壓模塊4中所有開關(guān)管斷開。

開關(guān)模態(tài)為模態(tài)1、模態(tài)2時，輸出電壓均為uout＝d1uin,其中uout為輸出電壓，uin為輸入電壓，d1為雙向開關(guān)模塊的占空比。占空比為一個脈沖循環(huán)內(nèi)通電時間所占的比例。模態(tài)1對應(yīng)輸入電壓為正，模態(tài)2對應(yīng)輸入電壓為負。

如圖4所述，為本發(fā)明的一種buck型變換器拓撲開關(guān)模態(tài)(模態(tài)3)示意圖，此時，第一雙向開關(guān)模塊1與第二降壓模塊4均處于導(dǎo)通狀態(tài)，而第二雙向開關(guān)模塊2及第一降壓模塊3斷開。第一雙向開關(guān)模塊1中第一二極管d1、第四二極管d4、第一三極管t1導(dǎo)通，其他開關(guān)管斷開；第二降壓模塊4中第十四二極管d14、第十五二極管d15導(dǎo)通，其他開關(guān)管斷開；第二雙向開關(guān)模塊2及第一降壓模塊3中所有開關(guān)管斷開。

如圖5所述，為本發(fā)明的一種buck型變換器拓撲開關(guān)模態(tài)(模態(tài)4)示意圖，此時，第二雙向開關(guān)模塊2與第一降壓模塊3均處于導(dǎo)通狀態(tài)，而第一雙向開關(guān)模塊1及第二降壓模塊4斷開。第二雙向開關(guān)模塊2中第六二極管d6、第七二極管d7、第二三極管t2導(dǎo)通，其他開關(guān)管斷開；第一降壓模塊3中第十二極管d10、第十一二極管d11導(dǎo)通，其他開關(guān)管斷開；第一雙向開關(guān)模塊1及第二降壓模塊4中所有開關(guān)管斷開。

在模態(tài)3、模態(tài)4的開關(guān)模態(tài)狀態(tài)下，對應(yīng)的降壓模塊導(dǎo)通，第一降壓模塊3中的第一蓄電池組的電壓值為v10，第二降壓模塊4中的第二蓄電池組的電壓值為v20，且v10＝v20＝v。

開關(guān)模態(tài)為模態(tài)3、模態(tài)4時，輸出電壓均為其中uout為輸出電壓，uin為輸入電壓，d1為雙向開關(guān)模塊的占空比，d2為降壓模塊的占空比，v為蓄電池組的電壓值。

如圖6所述，為本發(fā)明的一種buck型變換器拓撲開關(guān)模態(tài)(模態(tài)5)示意圖，此時，第一雙向開關(guān)模塊1與第二降壓模塊4均處于導(dǎo)通狀態(tài)，而第二雙向開關(guān)模塊2及第一降壓模塊3斷開。第一雙向開關(guān)模塊1中第一二極管d1、第四二極管d4、第一三極管t1導(dǎo)通，其他開關(guān)管斷開；第二降壓模塊4中第十五二極管d15、第六三極管t6導(dǎo)通，其他開關(guān)管斷開；第二雙向開關(guān)模塊2及第一降壓模塊3中所有開關(guān)管斷開。

如圖7所述，為本發(fā)明的一種buck型變換器拓撲開關(guān)模態(tài)(模態(tài)6)示意圖，此時，第二雙向開關(guān)模塊2與第一降壓模塊3均處于導(dǎo)通狀態(tài)，而第一雙向開關(guān)模塊1及第二降壓模塊4斷開。第二雙向開關(guān)模塊2中第六二極管d6、第七二極管d7、第二三極管t2導(dǎo)通，其他開關(guān)管斷開；第一降壓模塊3中第十一二極管d11、第四三極管t3導(dǎo)通，其他開關(guān)管斷開；第一雙向開關(guān)模塊1及第二降壓模塊4中所有開關(guān)管斷開。

開關(guān)模態(tài)為模態(tài)5、模態(tài)6時，輸出電壓均為其中uout為輸出電壓，uin為輸入電壓，d1為雙向開關(guān)模塊的占空比。

在模態(tài)5、模態(tài)6中，雖然降壓模塊也處于導(dǎo)通狀態(tài)，但這兩種模態(tài)下，蓄電池組并未接入電路中，降壓模塊不起作用，因此，輸出電壓不受降壓模塊占空比的影響。

下面進行舉例說明：

假設(shè)，交流電壓的振幅為100v，蓄電池組的電壓值為20v，占空比d1為0.5，占空比d2＝0.5。

當(dāng)輸入100v時，根據(jù)上面的輸出電壓公式可得，輸出電壓可為5v，25v,50v；當(dāng)輸入-100v時，輸出電壓可為-25v，-30v，-50v。

根據(jù)上述電壓值可以將系統(tǒng)分為-50v到-30v，-30v到-25v，-25v到0v，0v到5v，5v到25v，25v到50v幾種開關(guān)模塊間的切換。通過調(diào)整各開關(guān)模態(tài)的工作順序，對占空比進行適當(dāng)?shù)目刂?，可以使得輸出電壓呈現(xiàn)正弦波形。

本發(fā)明所提供的一種加速度傳感器校準方法及系統(tǒng)，該變換器拓撲中不需要加入變壓器，直接從交流到交流，可以實現(xiàn)單級功率變換，且變換器拓撲更為簡單；采用較多的電平數(shù)去逼近所希望的波形，有效的降低系統(tǒng)輸出總諧波畸變率(thd)，從而可以大大減小濾波器的體積和質(zhì)量、提高輸出波形質(zhì)量；無中間環(huán)節(jié)，可直接驅(qū)動負載；將蓄電池組反向串入電壓回路，增大了輸入輸出電壓的壓降比，從而更好的降低電壓；且在電壓回路中，串聯(lián)的功率開關(guān)管數(shù)量比較多，總輸入電壓不變的情況下，每個開關(guān)管所承擔(dān)的電壓應(yīng)力較小。

應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明的應(yīng)用不限于上述的舉例，對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，可以根據(jù)上述說明加以改進或變換，所有這些改進和變換都應(yīng)屬于本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護范圍。