一种高可靠性便携式冰箱的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于光电制冷领域，特别涉及一种可在家用、或户外条件下使用的便携式 太阳能冰箱。
【背景技术】
[0002] 现用冰箱的使用需要消耗大量常规能源，间接对环境造成严重污染。现用冰箱体 积大，能源单一，局限性严重，不便携。对长时间、户外跨地域（户外医疗冷冻保藏、户外冷 冻需要等）等情况应用有很大的局限性。现用冰箱虽然具有多个冷藏冷冻室，但是各个藏 室目标温度并不能随用户要求更改，无法满足人们对不同温度制冷的灵活需求，因此，太阳 能冰箱受到广泛应用。
[0003] 在太阳能发电系统或者燃料电池系统中，由于单块太阳能电池或者单个燃料电池 提供的都是电压较低的直流电，不能满足现有用电设备的用电需求，也不能满足并网的要 求，因此需要把低电压直流电转换为实际需要的高压直流电。因而高增益、性能稳定的升压 变换器成为一个研宄热点，该研宄对推动光伏、燃料电池产业的发展具有很大的意义。
[0004] 然而现有技术中，可应用于太阳能冰箱的电源转换器中的改进升压电路主要有以 下几种：
[0005] 第一种是利用变压器，在原有的直流-直流变换器中间加入一个高频的变压器， 通过改变变压器变比实现高增益升压的目的。此时，电能的转化过程实际上由原来的直 流-直流，变为直流-交流-交流-直流，整个系统的能量转换效率降低。
[0006] 第二种是利用耦合电感，但耦合电感结构复杂，不利于工业加工，难以保证电路的 一致性，并且会引起开关器件电压应力过高，带来电磁干扰等影响，导致变换器工作损耗较 大。
[0007] 第三种是加入级联升压单元，单元数越多，电压增益越大，但电路元件数越多，结 构越复杂。
[0008] 第五种是交错并联直流-直流变换器，其包括两个电感，两个续流二极管，两个功 率开关管，第一功率开关管的漏极与第一二极管的阳极及第一电感的一端相连，第二功率 开关管的漏极与第二二极管的阳极及第二电感的一端相连，第一电感的另一端与第二电感 的另一端相连。这种升压型交错并联直流-直流变换器输出电压增益较小，功率开关管的 电压应力较大，功率开关管为硬开关工作，开关损耗较大，续流二极管的反向恢复电流较 大，反向恢复损耗较大。
[0009] 第六种是软开关电路，因此，近年来，研宄学者相继研宄了一些软开关电路，主要 有两类：一类是通过附加有源功率开关和无源电感、电容等器件实现功率开关管的软开关； 另一类是通过附加二极管和无源电感、电容等器件实现功率开关管的软开关，如附图1所 示。这两类方法的虽然可以实现功率开关管的软开关，但是外加电路复杂，而且不能降低功 率开关管的电压应力。
[0010] 还有一种由电容、二极管、三极管构成的直流升压矩阵电路，如附图2所示，即输 出电源与矩阵的连接只在第一行电容的一端和最后一行电容的一端，输入电源与矩阵只在 第一列电容的一端和最后一列电容的一端通过三极管连接，同一行相邻2列的电容由2只 同向二极管并联且相邻2行的二极管为共用二极管，同一列的各个电容同向串联且在最后 一行电容的一端连接有2只二极管，通过适当的控制方法是能让同一行的每只电容形成充 电回路的2只三极管同时导通，且接于第一列电容的三极管和最后一列电容的三极管 对应导通使得各行电容是轮流充电的。但这种升压电路所需的开关、电容、二极管等元件太 多，导致电路结构复杂、成本太高。
【发明内容】
[0011] 本发明所要解决的技术问题，是针对前述【背景技术】中的缺陷和不足，提供一种低 电压开关应力的升压电路的电源转化器的太阳能冰箱，其损耗低，功率密度高；克服传统冰 箱的不便携、用电来源单一的局限性，不仅满足人们在家用中冷冻需求，而且能方便的在户 外等特殊场合提供高可靠性的连续性冷冻，温度可操控性强、节能环保、智能便携，可更好 地方便和满足人们的生活和使用要求。
[0012] 本发明通过以下技术方案实现上述目的：
[0013] 针对现有的冰箱存在的技术缺点，重新设计一种高可靠性便携式冰箱，包括冰箱 壳体、滑轮底板、温度控制器、压缩机、冷凝器、储液器、过滤器、膨胀阀、蒸发器、电热偶、风 扇和电源插头，所述冰箱包括太阳能电池板、电源转化器和蓄电池；所述电源转化器包括低 电压开关应力的升压电路。
[0014] 进一步的，低电压开关应力的升压电路包括输入电源，其产生输入电压Vin，开关 元件Sl、S2、二极管Dl、D2、电感L、输入电容C1、中间电容C2和输出电容Co。由于开关器 件的特性，开关元件Sl、S2分别具有寄生电容OS1、CS2。具体连接关系为：输入电压Vin 的正极连接电感L的一端和输入电容Cl的负端，电感L的另一端连接开关元件Sl的集电 极、二极管Dl的阳级，开关元件Sl的发射极连接开关元件S2的集电极，开关元件S2的发 射极连接输入电压Vin的负极，中间电容C2的一端连接二极管Dl的阴极，另一端连接开关 元件Sl的发射极，二极管D2的阳极连接二极管Dl的阴极，二极管D2的阴极连接输入电容 Cl的正端，输出电容Co的一端连接二极管D2的阴极，输出电容Co的另一端连接输入电压 Vin的负极，并在其两端产生输出电压Vout，开关元件SI、S2构成开关元件支路，二极管Dl、 D2构成二极管支路，开关元件支路和二极管支路在同一时刻不同时导通。
[0015] 进一步的，开关元件S可以为IGBT或者M0SFET，二极管为快恢复二极管或者肖特 基二极管。
[0016] 进一步的，输入电源为可充电蓄电池、燃料电池、光伏电池或超级电容或其他新能 源电源等。
[0017] 进一步的，所述太阳能电池板覆盖于所述冰箱壳体上。
[0018] 进一步的，所述冰箱壳体上安装有拉杆装置。
[0019] 与现有技术相比，本发明所述的便携式太阳能冰箱具有下列优点：
[0020] 电源转化器的低电压开关应力的升压电路通过控制开关元件Sl、S2的导通和关 断，实现升压功能的同时可使开关元件Sl、S2集电极和发射极之间的电压降不超过输出电 压的50 %，大大降低了其电压应力，且相对于现有技术开关器件少，减小整体开关管的导通 损耗和开关损耗，进一步减小了变换器的整体损耗，结构简单，电路中无能量损耗元件，提 高了变换器的工作效率。
[0021] 拉杆装置安装于冰箱壳体上，使户外小冰箱的携带性增强，增加了其作为户外冰 箱的可靠性。
[0022] 在不同场合（家用、户外），不同区域为人们提供连续性制冷，结构简单、节能环 保、智能便携，满足人们不同需求，是便携式冰箱的使用更为可靠。
【附图说明】
[0023] 图1 :本发明的高可靠性便携式冰箱结构示意图；
[0024] 图2 :本发明的具有低电压开关应力的升压电路的结构示意图；
[0025] 图3 :本发明的具有低电压开关应力的升压电路第一阶段工作情况；
[0026] 图4 :本发明的具有低电压开关应力的升压电路第二阶段工作情况；
[0027] 图5 :本发明的具有低电压开关应力的升压电路第三阶段工作情况；
[0028] 图6 :本发明的具有低电压开关应力的升压电路第四阶段工作情况；
[0029] 图7 :本发明的具有低电压开关应力的升压电路第五阶段工作情况。
[0030] 其中，1 一冰箱壳体、2-滑轮底板、3-温度控制器、4 一压缩机、5-冷凝器、6-储 液器、7-过滤器、8-膨胀阀、9 一蒸发器、10-电源插头、11 一太阳能电池板、12-电源转化 器、13-蓄电池、14一拉杆装置、Vin-输入电压、Sl、S2-开关元件、Dl、D2-二极管、L一电 感、Cl一输入电容、C2-中间电容、Co-输出电容、OSI、CS2-寄生电容、Vout-输出电压。
【具体实施方式】
[0031] 下面结合附图和实施例，对本发明的【具体实施方式】作进一步详细描述。
[0032] 如图1所示，本发明的高可靠性便携式冰箱包括冰箱壳体1、滑轮底板2、温度控制 器3、压缩机4、冷凝器5、储液器6、过滤器7、膨胀阀8、蒸发器9、电源插头10以及未在图中 显示的电热偶和风扇，所述冰箱包括太阳能电池板11、电源转化器12和蓄电池13。
[0033] 冷凝器5安置与冰箱壳体1的后部面，太阳能电池板11嵌入冰箱壳体1左右上前 四个表面。用管道将压缩