[发明专利]一种升压型双向电压平衡变换器

说明书

技术领域

 本发明涉及的是一种升压型双向电压平衡变换器，属电能变换装置中的直流非隔离变换技术。

背景技术

升压型双向变换器被广泛地应用在新能源发电、蓄电池供电等系统之中，升压型双向变换器不但将低输入电压升高，而且能够实现能量的双向流动。例如，在新能源发电系统中通过升压型双向变换器将蓄电池并入发电系统以调节系统功率平衡；在不间断供电（UPS）中，当公共电网出现故障时利用升压型双向变换器将蓄电池的输出电压升高到满足其后各种变换器输入电压的要求，当公共电网正常时利用升压型双向变换器向蓄电池充电。但是传统的非隔离升压型双向变换器的输出直流电压只有一种规格，无法同时满足后级各种功率变换器对输入电压的要求。例如，半桥（包括三电平半桥）变换器的输入端电压必须平衡（输入端直流分压电容要均压），否则，半桥变换器输出电压、电流波形就会发生畸变或无法很好地实现功率器件三电平状态而影响功率器件安全。同时，在升压型变换器的输出电压较高时，在输出端通常采用电解电容串联。由于串联电解电容不可能做到阻抗特性完全一致，所以串联电容会出现不均压，这将严重影响电解电容寿命。因此，需要一种升压型双向电压平衡变换器，它不但能够实现升压、功率双向流动，而且能够实现输出电压平衡。

由本发明人发明的中国专利申请201110100205.3公开的技术方案只能实现功率单向流动和构造一根中线、无法实现功率双向流动等缺点。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种设计更为合理、输出高压时电解电容串联均压、可满足不同用电设备对输入电压平衡的要求的升压型双向电压平衡变换器。

本发明所要解决的技术问题是通过以下技术方案来实现的。本发明是一种升压型双向电压平衡变换器，其特点是，包括一个输入端直流电压源、一个升压电感电路、一个半桥电路、一个输出滤波电路，一个输出电压外环控制器、一个输出电压内环平衡控制器。

所述升压电感电路包括第一升压电感L₁和第二升压电感L₂，第一升压电感L₁的一端和输入直流电压源U_in的正端相连，第二升压电感L₂的一端和输入直流电压源U_in的负端相连；

所述半桥电路包括第一功率开关管S₁、第二功率开关管S₂、第三功率开关管S₃、第四功率开关管S₄和第一续流二极管D₁、第二续流二极管D₂、第三续流二极管D₃、第四续流二极管D₄，第一功率开关管S₁漏极与第一续流二极管D₁阴极相连接，其连接点为第一连接点，第一功率开关管S₁源极和第一续流二极管D₁阳极相连接，其连接点为第二连接点，第二连接点与第一升压电感L₁另一端相连接，第二功率开关管S₂漏极和第二续流二极管D₂阴极相连接，其连接点与第二连接点相连接，第二功率开关管S₂源极和第二续流二极管D₂阳极相连接，其连接点为第三连接点，第三连接点与第三功率开关管S₃漏极和第三续流二极管D₃阴极连接处相连接，第三功率开关管S₃源极和第三续流二极管D₃阳极相连接，其连接点为第四连接点，第四连接点与第二升压电感L₂另一端相连接，第四功率开关管S₄漏极和第四续流二极管D₄阴极相连接，其连接点与第四连接点相连接，第四功率开关管S₄源极和第四续流二极管D₄阳极相连接，其连接点为第五连接点；

所述输出滤波电路包括：第一滤波电容C₁、第二滤波电容C₂和中线L_N，其中第一滤波电容C₁的一端和第二滤波电容C₂的一端串联连接，其连接点分别与中线L_N和第三连接点相连接，第一滤波电容C₁的另一端与第一连接点相连接，第二滤波电容C₂的另一端相连接与第五连接点相连接。