本發(fā)明屬于輸變電設(shè)備在線監(jiān)測節(jié)點(diǎn)供能，更具體地，本發(fā)明涉及一種兼容交直流微小電能輸入具備冷啟動功能的變換電路及控制方法。

背景技術(shù)：

1、特高壓直流輸電骨干網(wǎng)架以及組網(wǎng)的建設(shè)是實(shí)現(xiàn)能源發(fā)展轉(zhuǎn)變戰(zhàn)略，推動以清潔和綠色方式滿足全球電力需求的重要基礎(chǔ)。隨著眾多高壓直流輸電線路的相繼投入運(yùn)營，對高壓直流換流站核心設(shè)備的安全可靠運(yùn)行提出了更高的要求。換流閥是特高壓直流換流站中的核心設(shè)備，價格昂貴，作用重要。換流閥設(shè)備一旦出現(xiàn)故障，不僅會導(dǎo)致直流輸電的停運(yùn)，嚴(yán)重情況下，可能會導(dǎo)致?lián)Q流閥或閥廳的起火，從而引發(fā)重大的安全事故。針對這一挑戰(zhàn)，可以采用嵌入式微型智能傳感器對換流閥設(shè)備進(jìn)行溫度等物理量的在線監(jiān)測。然而，由于換流閥是一個高電壓大電流環(huán)境，在高電位取能為傳感節(jié)點(diǎn)供電非常具有挑戰(zhàn)性。若采用鋰電池供電，鋰電池安全性較差，存在爆炸風(fēng)險，同時定期更換大量電池極大增加了換流閥設(shè)備的運(yùn)維費(fèi)用。如何安全可靠地解決傳感器供電問題是實(shí)現(xiàn)對換流閥設(shè)備溫度等物理量進(jìn)行長期在線監(jiān)測的關(guān)鍵。

2、現(xiàn)有技術(shù)文件(cn113630003a)公開了一種基于偽負(fù)載調(diào)節(jié)穩(wěn)壓的能量采集控制系統(tǒng)，該技術(shù)文件中的方案僅支持直流源輸入，無法兼容交流源輸入，且其設(shè)計(jì)采用離散電路設(shè)計(jì)，未實(shí)現(xiàn)芯片電路設(shè)計(jì)，難以滿足小型化應(yīng)用場景。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的第一方面提供了一種兼容交直流微小電能輸入的變換電路，具體包括：

2、第一復(fù)合器件m1包括第一低閾值晶體管反并聯(lián)一個二極管；第二復(fù)合器件m2包括第二低閾值晶體管反并聯(lián)一個二極管；第三復(fù)合器件m3包括第三低閾值晶體管反并聯(lián)一個二極管；第四復(fù)合器件m4包括第四低閾值晶體管反并聯(lián)一個二極管；第五復(fù)合器件m5包括第五低閾值晶體管反并聯(lián)一個二極管；第六復(fù)合器件m6包括第六低閾值晶體管反并聯(lián)一個二極管；

3、第一復(fù)合器件m1中的二極管與能量存儲電容器相連；

4、第一復(fù)合器件m1的輸入端與第二復(fù)合器件m2的輸入端相連；

5、第三復(fù)合器件m3、第四復(fù)合器件m4、第五復(fù)合器件m5和第六復(fù)合器件m6的輸出端相連；

6、第三復(fù)合器件m3的輸入端和第五復(fù)合器件m5的輸入端與第一復(fù)合器件m1的輸出端相連；第四復(fù)合器件m4的輸入端和第六復(fù)合器件m6的輸入端與第二復(fù)合器件m2的輸出端相連。

7、本發(fā)明的第二方面提供了一種兼容交直流微小電能輸入的變換電路控制方法，基于上述兼容交直流微小電能輸入的變換電路，包括：

8、步驟1，采集環(huán)境中的能量并轉(zhuǎn)換為電能傳送給變換電路；

9、步驟2，通過mppt將最大功率點(diǎn)的電壓傳給誤差放大器，與參考電壓進(jìn)行比較，計(jì)算誤差并傳給pwm模塊，生成pwm信號控制變換電路工作；

10、步驟3，變換電路在輸入電壓未達(dá)到工作電壓時，變換電路冷啟動；直流電源輸入時，對輸入電壓進(jìn)行升壓；交流電源輸入時，若輸入電壓小于工作電壓，對輸入電壓進(jìn)行升壓并整流，若輸入電壓高于工作電壓，則將輸入電壓進(jìn)行整流；

11、步驟4，線性穩(wěn)壓器將步驟3中變換器輸出的電壓與參考電壓進(jìn)行比較，調(diào)整內(nèi)部元件，提供穩(wěn)定直流電壓vdc輸出。

12、優(yōu)選地，變換電路在直流電源輸入時的運(yùn)行過程具體為：

13、控制電路啟動后，通過pwm控制信號將電路中第二低閾值晶體管、第三低閾值晶體管、第四低閾值晶體管和第六低閾值晶體管置于關(guān)斷狀態(tài)。

14、優(yōu)選地，電路中僅第五低閾值晶體管處于可控開關(guān)狀態(tài)，其中第一低閾值晶體管反并聯(lián)的二極管始終處于工作模式，此時電路為典型直流升壓電路。

15、優(yōu)選地，變換電路在交流電源輸入時的運(yùn)行過程具體為：

16、控制電路啟動后，通過pwm控制信號將電路中第五低閾值晶體管、第六低閾值晶體管置于可控開關(guān)狀態(tài)，第一低閾值晶體管、第二低閾值晶體管、第三低閾值晶體管和第四低閾值晶體管不工作。

17、優(yōu)選地，第一低閾值晶體管、第二低閾值晶體管、第三低閾值晶體管和第四低閾值晶體管各自反并聯(lián)的二極管處于工作模式，形成整流電路。

18、優(yōu)選地，當(dāng)變換電路的輸入電壓低于工作電壓時，第五低閾值晶體管和第六低閾值晶體管導(dǎo)通，與電感l(wèi)以及交流源形成回路，為電感充電。

19、優(yōu)選地，變換電路的交流輸入電壓小于工作電壓時的電路工作過程具體為：

20、當(dāng)電感能量達(dá)到一定值后，第五低閾值晶體管和第六低閾值晶體管關(guān)斷，通過第一低閾值晶體管、第二低閾值晶體管、第三低閾值晶體管和第四低閾值晶體管各自反并聯(lián)的二極管形成的整流回路，利用第五低閾值晶體管和第六低閾值晶體管對電感充電進(jìn)行能量積累的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了對輸入電壓進(jìn)行升壓。

21、優(yōu)選地，變換電路交流輸入電壓高于工作電壓時的電路工作過程具體為：

22、當(dāng)變換電路的輸入電壓高于工作電壓時，第五低閾值晶體管和第六低閾值晶體管停止工作，完全由第一低閾值晶體管、第二低閾值晶體管、第三低閾值晶體管和第四低閾值晶體管各自反并聯(lián)的二極管構(gòu)成整流電路接管工作，對輸入電壓進(jìn)行整流。

23、優(yōu)選地，pwm模塊根據(jù)誤差放大器的誤差信號，調(diào)整輸出的pwm控制信號，進(jìn)而控制變換電路調(diào)整輸出電壓。

24、本發(fā)明的有益效果在于，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提出一種可以同時兼容交直流微小電能輸入的電源管理接口電路，該電路可以作為整個電源管理集成電路(pmic)的一部分，從而可以實(shí)現(xiàn)用相同的pmic芯片在交流或直流等不同環(huán)境能量收集場景下應(yīng)用，提高了芯片應(yīng)用范圍，有利于芯片大面積推廣應(yīng)用。

技術(shù)特征：

1.一種兼容交直流微小電能輸入的變換電路，其特征在于，包括：

2.一種兼容交直流微小電能輸入的變換電路控制方法，基于權(quán)利要求1所述的一種兼容交直流微小電能輸入的變換電路，其特征在于，包括：

3.如權(quán)利要求2所述的一種兼容交直流微小電能輸入的變換電路控制方法，其特征在于：

4.如權(quán)利要求3所述的一種兼容交直流微小電能輸入的變換電路控制方法，其特征在于：

5.如權(quán)利要求2所述的一種兼容交直流微小電能輸入的變換電路控制方法，其特征在于：

6.如權(quán)利要求5所述的一種兼容交直流微小電能輸入的變換電路控制方法，其特征在于：

7.如權(quán)利要求5所述的一種兼容交直流微小電能輸入的變換電路控制方法，其特征在于：

8.如權(quán)利要求7所述的一種兼容交直流微小電能輸入的變換電路控制方法，其特征在于：

9.如權(quán)利要求5所述的一種兼容交直流微小電能輸入的變換電路控制方法，其特征在于：

10.如權(quán)利要求2所述的一種兼容交直流微小電能輸入的變換電路控制方法，其特征在于：

技術(shù)總結(jié)
一種兼容交直流微小電能輸入的變換電路控制系統(tǒng)及方法，電路包括：第一復(fù)合器件M1包括第一低閾值晶體管反并聯(lián)一個二極管；第二復(fù)合器件M2包括第二低閾值晶體管反并聯(lián)一個二極管；第三復(fù)合器件M3包括第三低閾值晶體管反并聯(lián)一個二極管；第四復(fù)合器件M4包括第四低閾值晶體管反并聯(lián)一個二極管；第五復(fù)合器件M5包括第五低閾值晶體管反并聯(lián)一個二極管；第六復(fù)合器件M6包括第六低閾值晶體管反并聯(lián)一個二極管；晶體管根據(jù)PWM信號導(dǎo)通或關(guān)斷，直流電源輸入時，對輸入電壓升壓；交流電源輸入時，對輸入電壓升壓并整流。本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)用相同的PMIC芯片在交流或直流等不同環(huán)境能量收集場景下應(yīng)用，提高了芯片應(yīng)用范圍，有利于芯片大面積推廣應(yīng)用。

技術(shù)研發(fā)人員：蘭天,藍(lán)元良,何秦慰,劉偉麟,陳文通
受保護(hù)的技術(shù)使用者：全球能源互聯(lián)網(wǎng)歐洲研究院
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19