直流-交流變換電路及控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及開(kāi)關(guān)電源，特別是一種直流-交流變換電路及控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在現(xiàn)有的直流變換應(yīng)用場(chǎng)合，如中高壓逆變器、功率放大器等，當(dāng)輸入的直流(DC)源電壓需要多個(gè)串聯(lián)達(dá)到高壓，然后再將母線電壓進(jìn)行降壓逆變或者轉(zhuǎn)換，所以功率管的損耗較大。因此有必要設(shè)計(jì)出一種新的電路，可通過(guò)輸入電壓平臺(tái)的合理配比以及合適的控制，同時(shí)在不同的電壓段從不同的電壓平臺(tái)續(xù)流，獲取更高的性價(jià)比。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的主要目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種新的直流-交流變換電路及控制方法。
[0004]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0005]一種直流-交流變換電路，包括第一至第三直流源、第一至第四電容、第三至第四開(kāi)關(guān)管、逆變橋、輸出濾波電感；
[0006]其中，所述第一至第三直流源串聯(lián)連接，第一至第三電容分別并聯(lián)在第一至第三直流源的兩端，所述逆變橋包括第一至第二開(kāi)關(guān)管、第五至第八開(kāi)管，第一開(kāi)關(guān)管的漏極與第三電容的正極以及第三直流源的正端相連，第一開(kāi)關(guān)管的源極與第三開(kāi)關(guān)管的漏極相連，第三開(kāi)關(guān)管的源極與第三電容的負(fù)極相連，第七開(kāi)關(guān)管的源極與第四開(kāi)關(guān)管的源極相連，第七開(kāi)關(guān)管的漏極與第五開(kāi)關(guān)管的源極相連，并與輸出負(fù)載的一端相連，第四開(kāi)關(guān)管的漏極與第一直流源的負(fù)端相連，第五開(kāi)關(guān)管的漏極與第三開(kāi)關(guān)管的漏極相連，第六開(kāi)關(guān)管的漏極與第三開(kāi)關(guān)管的漏極相連，第六開(kāi)關(guān)管的源極與第八開(kāi)關(guān)管的漏極相連，并與所述輸出濾波電感的輸入端相連，第八開(kāi)關(guān)管的漏極與第四開(kāi)關(guān)管的源極及第二開(kāi)關(guān)管的漏極相連，第二開(kāi)關(guān)管的源極與第二直流源的負(fù)端相連，第四電容的一端與所述輸出濾波電感的輸出端相連，第四電容的另一端與第五開(kāi)關(guān)管的源極及第七開(kāi)關(guān)管的漏極相連。
[0007]其中，第一至第八開(kāi)關(guān)管是可以用驅(qū)動(dòng)信號(hào)控制其通斷的高速半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)。
[0008]一種直流-交流變換電路，包括多個(gè)所述的電路以形成多路電源輸出或者單路串聯(lián)輸出。
[0009]一種直流-交流變換電路，包括第一至第三直流源、第一至第四電容、第三至第四二極管、逆變橋、輸出濾波電感；
[0010]其中，所述第一至第三直流源串聯(lián)連接，第一至第三電容分別并聯(lián)在第一至第三直流源的兩端，所述逆變橋包括第一至第二開(kāi)關(guān)管、第五至第八開(kāi)管，第一開(kāi)關(guān)管的漏極與第三電容的正極以及第三直流源的正端相連，第一開(kāi)關(guān)管的源極與第三二極管的陰極相連，第三二極管的陽(yáng)極與第三電容的負(fù)極相連，第七開(kāi)關(guān)管的源極與第四二極管的陽(yáng)極相連，第七開(kāi)關(guān)管的漏極與第五開(kāi)關(guān)管的源極相連，并與輸出負(fù)載的一端相連，第四二極管的陰極與第一直流源的負(fù)端相連，第五開(kāi)關(guān)管的漏極與第三二極管的陰極相連，第六開(kāi)關(guān)管的漏極與第三二極管的陰極相連，第六開(kāi)關(guān)管的源極與第八開(kāi)關(guān)管的漏極相連，并與所述輸出濾波電感的輸入端相連，第八開(kāi)關(guān)管的漏極與第四二極管的陽(yáng)極及第二開(kāi)關(guān)管的漏極相連，第二開(kāi)關(guān)管的源極與第二直流源的負(fù)端相連，第四電容的一端與所述輸出濾波電感的輸出端相連，第四電容的另一端與第五開(kāi)關(guān)管的源極及第七開(kāi)關(guān)管的漏極相連。
[0011]其中，第一、第二、第五至第八開(kāi)關(guān)管是可以用驅(qū)動(dòng)信號(hào)控制其通斷的高速半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)。
[0012]一種直流-交流變換電路，包括多個(gè)所述的電路以形成多路電源輸出或者單路串聯(lián)輸出。
[0013]一種前述第一種直流-交流變換電路的控制方法，其中按照直流源輸入電壓與逆變輸出電壓的電平關(guān)系，將工作區(qū)定義為六個(gè)區(qū)域:當(dāng)輸出電壓為正幅值時(shí)，幅值低于第一直流源輸入電壓的區(qū)域稱之為I區(qū)，高于第一直流源輸入電壓、低于第一至第二直流源輸入電壓之和的區(qū)域稱之為2區(qū)，高于第一至第二直流源輸入電壓之和、低于第一至第三直流源輸入電壓之和的區(qū)域稱之為3區(qū)；當(dāng)輸出電壓為負(fù)幅值時(shí)，幅值絕對(duì)值低于第一直流源輸入電壓絕對(duì)值的區(qū)域稱之為4區(qū)，高于第一直流源輸入電壓絕對(duì)值、低于第一至第二直流源輸入電壓絕對(duì)值之和的區(qū)域稱之為5區(qū)，高于第一至第二直流源輸入電壓絕對(duì)值之和、低于第一至第三直流源輸入電壓絕對(duì)值之和的區(qū)域稱之為6區(qū)；
[0014]當(dāng)輸出電壓處于I區(qū)或者4區(qū)時(shí)，第三至第四開(kāi)關(guān)管常通，第五至第八按照H橋控制方法進(jìn)行工作；當(dāng)輸出電壓處于2區(qū)或者5區(qū)時(shí)，第三開(kāi)關(guān)管常通，第二開(kāi)關(guān)管進(jìn)行PWM控制，第五、第八開(kāi)關(guān)管常通或者第六、第七開(kāi)關(guān)管常通，當(dāng)?shù)诙_(kāi)關(guān)管關(guān)閉時(shí)，通過(guò)第四開(kāi)關(guān)管從第一直流源輸入電壓續(xù)流平臺(tái)續(xù)流；當(dāng)輸出電壓處于3區(qū)或者6區(qū)時(shí)，第二開(kāi)關(guān)管常通，第一開(kāi)關(guān)管進(jìn)行PWM控制，第五、第八開(kāi)關(guān)管常通或者第六、第七開(kāi)關(guān)管常通，當(dāng)?shù)谝婚_(kāi)關(guān)管關(guān)閉時(shí)，通過(guò)第三開(kāi)關(guān)管從第一至第二直流輸入電壓之和的續(xù)流平臺(tái)續(xù)流；
[0015]可選性地，在續(xù)流時(shí)，也可以關(guān)閉第三開(kāi)關(guān)管或第四開(kāi)關(guān)管而通過(guò)開(kāi)通第五及第六開(kāi)關(guān)管達(dá)到續(xù)流目的。
[0016]優(yōu)選地，第一至第三直流源輸入電壓比為2.3-2.7:2.8-3.2:3.3-3.7，更佳為2.5:3:3.5ο
[0017]一種前述第二種直流-交流變換電路的控制方法，其中按照直流源輸入電壓與逆變輸出交流電壓的電平關(guān)系，將工作區(qū)定義為六個(gè)區(qū)域:當(dāng)輸出電壓為正幅值時(shí)，幅值低于第一直流源輸入電壓的區(qū)域稱之為I區(qū)，高于第一直流源輸入電壓、低于第一和第三直流源輸入電壓之和的區(qū)域稱之為2區(qū)，高于第一和第三直流源輸入電壓之和、低于第一至第三直流源輸入電壓之和的區(qū)域稱之為3區(qū)；當(dāng)輸出電壓為負(fù)幅值時(shí)，幅值絕對(duì)值低于第一直流源輸入電壓絕對(duì)值的區(qū)域稱之為4區(qū)，高于第一直流源輸入電壓絕對(duì)值、低于第一和第三直流源輸入電壓絕對(duì)值之和的區(qū)域稱之為5區(qū)，高于第一和第三直流源輸入電壓絕對(duì)值之和、低于第一至第三直流源輸入電壓絕對(duì)值之和的區(qū)域稱之為6區(qū)；
[0018]當(dāng)輸出電壓處于I區(qū)或者4區(qū)時(shí)，第三至第四二極管受正向偏置電壓導(dǎo)通，第五至第八按照H橋控制方法進(jìn)行工作；當(dāng)輸出電壓處于2區(qū)或者5區(qū)時(shí)，第四二極管導(dǎo)通，第一開(kāi)關(guān)管進(jìn)行PWM控制，第五、第八開(kāi)關(guān)管常通或者第六、第七開(kāi)關(guān)管常通，當(dāng)?shù)谝婚_(kāi)關(guān)管關(guān)閉時(shí)，通過(guò)第三二極管從第一直流源輸入電壓續(xù)流平臺(tái)續(xù)流；當(dāng)輸出電壓處于3區(qū)或者6區(qū)時(shí)，第一開(kāi)關(guān)管常通，第二開(kāi)關(guān)管進(jìn)行PWM控制，第五、第八開(kāi)關(guān)管常通或者第六、第七開(kāi)關(guān)管常通，當(dāng)?shù)诙_(kāi)關(guān)管關(guān)閉時(shí)，通過(guò)第四二極管從第一至第二直流輸入電壓之和的續(xù)流平臺(tái)續(xù)流；
[0019]可選性地，在續(xù)流時(shí)，也可以通過(guò)開(kāi)通第五及第六開(kāi)關(guān)管以達(dá)到續(xù)流目的。
[0020]優(yōu)選地，第一至第三直流源輸入電壓比為2.3-2.7:2.8-3.2:3.3-3.7，更佳為2.5:3:3.5o
[0021]本發(fā)明的有益效果:
[0022]根據(jù)本發(fā)明的直流-交流變換電路，可利用逆變橋的不同電壓段開(kāi)通工作模式，充分利用直流輸入的電壓，降低逆變橋回路中各元件的開(kāi)通及關(guān)斷應(yīng)力，降低開(kāi)關(guān)損耗；有助于逆變電路的工作頻率提高或者效率提高；從而提高功率密度和減小體積。同時(shí)也可以通過(guò)對(duì)輸入直流源的合理配備，實(shí)現(xiàn)輸入源的功率均分；本發(fā)明的電路在中高壓的逆變器或者功率放大器中有明顯優(yōu)勢(shì)。
[0023]利用分時(shí)段驅(qū)動(dòng)不同功率開(kāi)關(guān)管工作的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)多態(tài)輸出的電壓轉(zhuǎn)換，可充分利用直流輸入電壓特性獲取較高效率。
[0024]利用合理輸入電壓配比及逆變橋電路的不同逆變工作模式，可以最大程度地利用直流源的電壓，減少逆變電路的主要元件的工作損耗，同時(shí)也降低逆變橋電路中元件的開(kāi)關(guān)損耗，從而提高效率及功率密度。
【附圖說(shuō)明】
[0025]圖1為本發(fā)明直流-交流變換電路實(shí)施例一的電路圖；
[0026]圖2是本發(fā)明實(shí)施例逆變工作區(qū)域模式劃分示意圖；
[0027]圖3是本發(fā)明實(shí)施例逆變橋PWM驅(qū)動(dòng)時(shí)序