专利名称：一种升压型双向电压平衡变换器的制作方法
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Uin的正端相连，第二升压电感L2的一端和输入直流电压源Uin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Sjf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源极和第二续流ニ极管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漏极和第三续流ニ极管D3阴极连接处相连接，第三功率开关管S3源极和第三续流ニ极管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漏极和第四续流ニ极管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源极和第四续流ニ极管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Ln，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Ln和第三连接点相连接，第一滤波电容ら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。 以上所述的ー种升压型双向电压平衡变换器可以通过输出电压外环控制器、输出电压内环平衡控制器进行的控制；
所述的输出电压外环控制器包括电压外环调节器、电流环调节器、PWM发生器I，电压外环调节器的输出作为电流环调节器的输入參考值，电流环调节器的输出通过PWM发生器I生成控制第一功率开关管S1的驱动信号Ugsl和第二功率开关管S2的驱动信号Ugs2 ；
所述的输出电压内环平衡控制器包括电压内环调节器、功率流向比较器、PWM发生器
II、PWM发生器III和逻辑运算器，电压内环调节器的输出分别与输出电压外环控制器中电流环调节器的输出进行运算，其输出分别送入PWM发生器II和PWM发生器III生成驱动逻辑信号Upgs3、Upgs4、Ungs3和Ungs4,驱动逻辑信号再与功率流向比较器的输出Up、Un进行逻辑运算得到第三功率开关管S3和第四功率开关管S4的驱动信号Ugs2和ugs4。本发明ー种升压型双向电压平衡变换器不但能够实现升压和功率双向流动的目的，而且能够在输出端构造ー根中线形成一个稳定的、电压等于输出电压一半的中线电压，实现输出电压平衡，从而解决如串联电解电容均压问题、不同功率变换器对输入电压平衡要求或用电设备对输入电压的要求等问题。并且升压型双向电压平衡变换器中的功率器件电压应力只有输出电压的一半，有利于米用低压功率器件。本发明ー种升压型双向电压平衡变换器既能实现现有技术方案记载(中国专利申请201110100205. 3公开的技术方案)的功能，又能实现功率双向流动功能。因此，本发明ー种升压型双向电压平衡变换器可以应用在需要能量双向流动的新能源发电系统、不间断供电系统、储能(蓄电池、飞轮等)系统等之中。与现有技术相比，本发明升压型双向电压平衡变换器不但能够实现升压和功率双向流动的功能，而且能够在输出端构造ー根中线形成一个稳定的、电压等于输出电压一半的中线电压。它能够解决串联电解电容均压，满足后级用电设备对输入电压平衡的要求。同时，每只功率器件的电压应力只有输出电压一半，可以采用低压功率器件，有利于提高变换器的效率。
图I是本发明一种升压型双向电压平衡变换器电路图，其中图中的标号名称1 输入端直流电压源uin、2 :升压电感电路、3 :半桥电路、4 :输出滤波电路。图2是本发明一种升压型双向电压平衡变换器控制图，其中图中的标号名称5 输出电压外环控制器、6 :输出电压内环平衡控制器。图3是本发明一种升压型双向电压平衡变换器电能从输入端向输出端流动时，负载民〉!^主要波 形图。图4是本发明一种升压型双向电压平衡变换器电能从输入端向输出端流动时，负载R2M1对应模态I、模态5等效电路图。图5是本发明一种升压型双向电压平衡变换器电能从输入端向输出端流动时，负载R2M1对应模态2、模态4等效电路图。图6是本发明一种升压型双向电压平衡变换器电能从输入端向输出端流动时，负载R2M1对应模态3等效电路图。图7是本发明一种升压型双向电压平衡变换器电能从输出端向输入端流动时，负载民〉!^主要波形图。图8是本发明一种升压型双向电压平衡变换器电能从输出端向输入端流动时，负载R2M1对应模态I、模态5等效电路图。图9是本发明一种升压型双向电压平衡变换器电能从输出端向输入端流动时，负载R2M1对应模态2、模态4等效电路图。图10是本发明一种升压型双向电压平衡变换器电能从输出端向输入端流动时，负载R2M1对应模态3等效电路图。图11是本发明一种升压型双向电压平衡变换器仿真电路图。图12是本发明一种升压型双向电压平衡变换器电能从输入端向输出端流动时，负载R2SR1时，电感电流与开关管驱动信号图。图13是本发明一种升压型双向电压平衡变换器电能从输入端向输出端流动时，负载R2SR1时，输出电压、电感电流和注入电流图。图14是本发明一种升压型双向电压平衡变换器电能从输入端向输出端流动负载R2CR1时，电感电流与开关管驱动信号图。图15是本发明一种升压型双向电压平衡变换器电能从输入端向输出端流动负载R2<Ri时，输出电压、电感电流和注入电流图。图16是本发明一种升压型双向电压平衡变换器电能从输出端向输入端流动负载R2SR1时，电感电流与开关管驱动信号图。图17是本发明一种升压型双向电压平衡变换器电能从输出端向输入端流动负载R2SR1时，输出电压、电感电流和注入电流图。图18是本发明一种升压型双向电压平衡变换器电能从输出端向输入端流动负载R2CR1时，电感电流与开关管驱动信号图。图19是本发明一种升压型双向电压平衡变换器电能从输出端向输入端流动负载R2<Ri时，输出电压、电感电流和注入电流图。图20本发明一种升压型双向电压平衡变换器电能双向流动切换过程负载R1U2时，电感电流、输出电压仿真图。图21本发明一种升压型双向电压平衡变换器电能双向流动切换过程负载R2U1时，电感电流、输出电压仿真图。图1-21中的符号及元件名称说明如下Uin :输入端直流电压源，Li、L2 :第一升压电感、第二升压电感，iu、iL2 :第一升压电感L1电流、第二升压电感L2电流，Si、S2、S3、S4 :第一功率开关管、第二功率开关管、第三功率开关管、第四功率开关管，D1, D2, D3、D4 :第一续流ニ极管、第二续流ニ极管、第三续流ニ极管、第四续流ニ极管，C1, C2 :第一滤波电容、第二滤波电容，Ln :输出中线，Uoutl、Uout2 :第一滤波电容C1端电压、第二滤波电容C2端电压,U。输出电压，即第一滤波电容C1和第二滤波电容C2两个端电压UtjutlJwt2之和，Uref :输出电压U。參考值，Uref/2 :输出电压參考值Uref 一半，Utr 三角波载波，Ugsl、ugs2、ugs3、ugs4:第一功率开关管S1驱动信号、第二功率开关管S2驱动信号、第三功率开关管S3驱动信号、第四功率开关管S4驱动信号，Up、Un :功率流向比较器输出信可 I Upgs3、Upgs4 : PWM发生器II输出信号，ungs3、Ungs4 :PWM发生器III输出信号，UDS1、UDS2、UDS3、Uds4 :第一功率开关管S1漏-源极电压、第二功率开关管S2漏-源极电压、第三功率开关管S3漏-源极电压、第四功率开关管S4漏-源极电压，Ipulse :输出端注入直流电流。
具体实施例方式以下參照附图，进一歩描述本发明的具体技术方案，以便于本领域的技术人员进一歩地理解本发明，而不构成对其权利的限制。实施例1，參照图I，一种升压型双电压平衡变换器，它包括输入端直流电压源I、ー个升压电感电路2、ー个半桥电路3、ー个输出滤波电路4 ；
所述升压电感电路2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Uin的正端相连，第二升压电感L2的一端和输入直流电压源Uin的负端相连；
所述半桥电路3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和第一续流ニ极管D1、第二续流ニ极管D2、第三续流ニ极管D3、第四续流ニ极管D4,第一功率开关管S1漏极与第一续流ニ极管D1阴极相连接，其连接点为第一连接点，第一功率开关管S1源极和第一续流ニ极管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漏极和第二续流ニ极管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源极和第二续流ニ极管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漏极和第三续流ニ极管D3阴极连接处相连接，第三功率开关管S3源极和第三续流ニ极管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漏极和第四续流ニ极管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源极和第四续流ニ极管D4阳极相连接，其连接点为第五连接点；
所述输出滤波电路4包括第一滤波电容C1、第二滤波电容C2和中线Ln，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Ln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。实施例2，參照图2，实施例I所述的升压型双向电压平衡变换器可以通过输出电压外环控制器5、输出电压内环平衡控制器6进行的控制；
所述的输出电压外环控制器5包括电压外环调节器、电流环调节器、PWM发生器I，电压外环调节器的输出作为电流环调节器的输入參考值，电流环调节器的输出通过PWM发生器I生成控制第一功率开关管S1的驱动信号Ugsl和第二功率开关管S2的驱动信号Ugs2 ；
所述的输出电压内环平衡控制器6包括电压内环调节器、功率流向比较器、PWM发生器
II、PWM发生器III、逻辑运算器，电压内环调节器的输出分别与输出电压外环控制器5中电流环调节器的输出进行运算，其输出分别送入PWM发生器II和PWM发生器III生成驱动逻辑信号Upgs3、Upgs4、Ungs3和Ungs4,驱动逻 辑信号再与功率流向比较器的输出Up、Un进行逻辑运算得到第三功率开关管S3和第四功率开关管S4的驱动信号Ugs2和Ugs4。根据以上可以得出第一功率开关管31和第二功率开关管S2互补工作，第三功率开关管S3和第四功率开关管S4互补工作；当能量从左向右流动时，控制第二功率开关管S2和第三功率开关管S3不同导通时间，即可以控制输出电压大小(共同导通时间)，又可以控制输出电压相等(控制提前开通、滞后关断时间)。例如，如果输 出Uoutl大于Uwt2时，控制第二功率开关管S2提前第三功率开关管S3开通、滞后第三功率开关管S3关断时间保证两个输出电压相等，控制第二功率开关管S2和第三功率开关管S3共同导通时间控制两个输出电压之和。当能量从右向左流动时，控制第一功率开关管31和第四功率开关管&不同导通时间，即可以控制输出电压大小(共同导通时间)，又可以控制输出电压相等(控制提前开通、滞后关断时间)。例如，Uoutl大于Uout2时，控制第一功率开关管S1提前第四功率开关管S4开通、滞后第四功率开关管S4关断时间保证两个输出电压相等，控制第一功率开关管S1和第四功率开关管S4共同导通时间控制两个输出电压之和。实施例3，参照图3-10，本实施例仅给出本发明升压型双向电压平衡变换器以电能从输入端向输出端流动和电能从输出端向输入端流动时，第二滤波电容C2上负载R2大于第一滤波电容C1上负载R1来详细说明本发明升压型双向电压平衡变换器工作原理，其他情况在此忽略。具体描述如下
(O电能从输入端向输出端流动
模态I: O < Ci1 (第二功率开关管S2、第三功率开关管S3导通，见图3、图4)
在该时间段内，第二功率开关管S2、第三功率开关管S3同时导通,加在第一电感L1和第二电感L2上的电压为输入直流电压Uin,在该电压作用下第一电感L1和第二电感L2电流iu和L线性增加，直到h时刻关断第二功率开关管S2、开通第一功率开关管S1为止。负载R1和R2分别由第一滤波电容C1和第二滤波电容C2供电。由于第二功率开关管S2、第三功率开关管S3同时导通，所以加在第一功率开关管S1和第四功率开关管S4漏-源极电压Udsi、Uds4分别为第一电容滤波C1和第二滤波电容C2上电压UratPUtjut2tj在稳态时，U0Utl=U0Ut2=U0/2,所以Udsi、Uds4分别输出电压二分之一。模态2: < < 2 (第一功率开关管S1、第三功率开关管S3导通,见图3、图5)
在h时刻，关断第二功率开关管S2、开通第一功率开关管Sp由于电感电流不能突变，所以第一电感L1和第二电感L2电流iu、iL2通过第一续流二极管D1、第三功率开关管S3进行续流。电感电流iu、iL2在电压(Utjutl-Uin)作用线性下降，并对第一滤波电容C1和其上负载R1供电；负载R2继续由第二滤波电容C2供电。该过程直到t2时刻关断第三功率开关管S3、开通第四功率开关管S4为止。由于第三功率开关管S3和第一功率开关管S1导通，所以第二功率开关管S2和第四功率开关管S4漏-源极电压Uds2、Uds4分别等于U0/2。
模态3: t2 < < 3 (第一功率开关管S1、第四功率开关管S4导通，见图3、图6)
在t2时刻，关断第三功率开关管S3、开通第四功率开关管S4，第一电感L1和第二电感L2电流iu、k将通过第一续流ニ极管D1和第四续流ニ极管D4继续续流。电感电流iu、k在 电压(Utj-Uin)作用下线性下降，并且向第一滤波电容C1和其上负载R1以及第ニ滤波电容C2和其上负载R2供电。该过程直到t3时刻关断第四功率开关管S4、开通第三功率开关管S3为止。由于第一功率开关管S1、第四所功率开关管S4导通，所以第二功率开关管S2漏-源极电压Udsi和第三功率开关管S3漏-源极电压Uds3分别为Uoul、Uout2,即U0/2。模态4: ￡3 < < 4 (第一功率开关管S1、第三功率开关管S3导通，见图3、图5)
在t3时刻，关断第四功率开关管S4、开通第三功率开关管S3。第一电感L1和第二电感L2电流iu、iL2将通过第一续流ニ极管D1和第三功率开关管S3继续续流。该过程和模态2完全一致，直到t4时刻关断第一功率开关管S1、开通第二功率开关管S2为止。模态5: ￡4 くt Kt5 (第二功率开关管S2、第三功率开关管S3导通，见图3、图4)
在t4时刻,关断第一功率开关管S1、开通第二功率开关管S2,进入模态I状态,从此进入下ー个工作周期。(2)电能从输出端向输入端流动
模态I: Ocrcf1 (第一功率开关管S1、第四功率开关管S4导通，见图7、图8)
在该时间段内，第一功率开关管S1、第四功率开关管S4同时导通,加在第一电感L1和第ニ电感L2上的电压为(Utjutl-Uin),在该电压作用下第一电感L1和第二电感L2电流iu、^线性下降，直到h时刻关断第一功率开关管S1、开通第二功率开关管S2为止。由于第一功率开关管S1、第四功率开关管S4同时导通，所以加在第二功率开关管S2和第三功率开关管S3漏-源极电压Uds2、Uds3分别为第一电容滤波C1和第二滤波电容C2上电压UratPUtjut2t5在稳态时，U0Utl=U0Ut2=U0/2,所以Uds2、Uds3分别输出电压二分之一。模态2:ち< < 2 (第二功率开关管S2、第四功率开关管S4导通,见图7、图9)
在时刻，关断第一功率开关管S1、开通第二功率开关管s2。由于电感电流不能突变，所以第一电感L1和第二电感L2电流iu、iL2通过第二续流ニ极管D2、第四功率开关管S4进行续流。电流iu、k2在电压(Utjut2-Uin)作用线性下降，并对第二滤波电容C2放电，第二滤波电容C2电压Urat2电压下降。该过程直到t2时刻关断第四功率开关管S4、开通第三功率开关管S3为止。由于第二功率开关管S2和第四功率开关管S4导通，所以第一功率开关管S1和第三功率开关管S3漏-源极电压Udsi、Uds3分别等于Uwtl、Uout2即U0/2。模态3:ら< <ら(第二功率开关管S2、第三所功率开关管S3导通，见图7、图10)
在t2时刻，关断第四功率开关管S4、开通第三功率开关管S3。第一电感L1和第二电感L2电流iu、k将通过第二续流ニ极管D1和第三续流ニ极管D3继续续流。电感电流iu、k在电压Uin作用下线性上降。该过程直到t3时刻关断第三功率开关管S3、开通第四功率开关管S4为止。
由于第二功率开关管S2、第三所功率开关管S3导通，所以第一功率开关管S1漏-源极电压Udsi和第四功率开关管S4漏-源极电压Uds4分别为Utjul、Uout2，即U0/2。模态4: 3 < < 4 (第二功率开关管S2、第四功率开关管S4导通，见图7、图9)
在t3时刻，关断第三功率开关管S3、开通第四功率开关管S4。第一电感L1和第二电感L2电流iu、iL2将通过第二续流二极管D2和第四功率开关管S4继续续流。该过程和模态2完全一致，直到t4时刻关断第二功率开关管S2、开通第一功率开关管S1为止。模态5: i4 <￡<￡s (第一功率开关管S1、第四功率开关管S4导通，见图7、图8)
在t4时刻,关断第二功率开关管S2、开通第一功率开关管S1,进入模态I状态,从此进入下一个工作周期。实施例4，参照图1-2、图11-21，用实施例I所述的一种升压型双向电压平衡变换器进行原理性仿真验证。 仿真参数如下开关频率为25kHz,第一升压电感L1电感量和第二升压电感L2电感量分别为100 μ H,第一滤波电容C1和第二滤波电容C2分别为560 μ F,输入电压为100V，输出电压U。(Uoutl+Uout2)为300V，并且第一滤波电容C1和第二滤波电容C2上电压H150V。图12、13给出注入电流Ipulse=OA时，电能从输入端向输出端流动、负载R1=IO Ω、R2=30 Ω的仿真结果；图队巧给出注入电流‘^坤八时，电能从输入端向输出端流动、负载^=20 Ω , R2=IO Ω的仿真结果。图16、17给出注入电流ipulse=20A时，电能从输出端向输入端流动、负载R1=IO Ω、R2 =30 Ω的仿真结果；图18、19给出注入电流iPulse=20A时，电能从输出端向输入端流动、负载^=20 Ω、R2=IO Ω仿真结果。图20给出注入电流iPulse从OA变化至IJ 20A时，电能双向流动、负载R1=IO Ω、R2=30 Ω的仿真结果；图21给出注入电流iPulse从OA变化到20A时，电能双向流动、负载Ri=20 Ω , R2 =10 Ω的仿真结果。从图12-15可以看出当电能从输入端向输出端流动时,不论是R2大于R1还是R2小于R1，输出电压Utj=SOOV,第一滤波电容C1和第二滤波电容C2上电压U。—、Uout2分别被控制在150V ;第一功率开关管S1的驱动信号Ugsl、第二功率开关管S2的驱动信号Ugsl、第三功率开关管S3的驱动信号Ugs3、第四功率开关管S4的驱动信号Ugs4以及它们的电压应力UDS1、UDS2、UDS3、Uds4最大值等于输出电压的一半；第一升压电感L1和第二升压电感L2电流iu、L波形和分析是一致的。显然仿真结果和前面的分析是相同的。从图16-19可以看出当电能从输出端向输入端流动时,不论是R2大于R1还是R2小于R1，输出电压Utj=SOOV,第一滤波电容C1和第二滤波电容C2上电压U。—、Uout2分别被控制在150V ;第一功率开关管S1的驱动信号Ugsl、第二功率开关管S2的驱动信号Ugsl、第三功率开关管S3的驱动信号Ugs3、第四功率开关管S4的驱动信号Ugs4以及它们的电压应力UDS1、UDS2、UDS3、Uds4最大值等于输出电压的一半；第一升压电感L1和第二升压电感L2电流iu、L波形和分析是一致的。从图20、图21可以看出当注入电流iPulse从OA变化到20A时，第一电感L1和第二电感L2的电流iu、L方向都发生了改变，从而实现电能双向流动，并且输出电压U。、第一滤波电容C1上电压Utjutl和第二滤波电容C2上电压Utjut2分别被控制在期望值300VU50V和150V。 显然仿真结果和前面的分析是相同的。
仿真结果表明本发明一种升压型双向电压平衡变换器及其控制方法能够很好地实现能量双向流动、升压和输出电压平衡之功能。
权利要求
1.一种升压型双向电压平衡变换器，其特征在干 该变换器包括一个输入端直流电压源(I)、ー个升压电感电路(2)、ー个半桥电路(3)和ー个输出滤波电路(4)； 所述输入端直流电压源(I)包括一个输入直流电压源Uin ； 所述升压电感电路(2)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Uin的正端相连，第二升压电感L2的一端和输入直流电压源Uin的负端相连； 所述半桥电路(3)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和第一续流ニ极管D1、第二续流ニ极管D2、第三续流ニ极管D3、第四续流ニ极管D4,第一功率开关管S1漏极与第一续流ニ极管D1阴极相连接，其连接点为第一连接点，第一功率开关管S1源极和第一续流ニ极管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漏极和第二续流ニ极管D2阴极相连接，其连接点也与第二连接点相连接，第二功率开关管S2源极和第二续流ニ极管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漏极和第三续流ニ极管D3阴极连接处相连接，第三功率开关管S3源极和第三续流ニ极管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漏极和第四续流ニ极管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源极和第四续流ニ极管D4阳极相连接，其连接点为第五连接点； 所述输出滤波电路(4)包括第一滤波电容C1、第二滤波电容C2和中线Ln，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Ln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。
2.根据权利要求I所述的升压型双向电压平衡变换器，其特征在于它采用PWM技木，通过输出电压外环控制器(5 )和输出电压内环平衡控制器(6 )进行的控制； 所述的输出电压外环控制器(5)包括电压外环调节器、电流环调节器和PWM发生器I，输出电压外环调节器的输出作为电流环调节器的输入參考值，电流环调节器的输出通过PWM发生器I生成控制第一功率开关管S1的驱动信号Ugsl和第二功率开关管S2的驱动信号TI .ugs2 , 所述的输出电压内环平衡控制器(6)包括电压内环调节器、功率流向比较器、PWM发生器II、PWM发生器III和逻辑运算器，电压内环调节器的输出分别与输出电压外环控制器(5)中电流环调节器的输出进行运算，其输出分别送入PWM发生器II和PWM发生器III生成驱动逻辑信号Upgs3、Upgs4、Ungs3和Ungs4,驱动逻辑信号再与功率流向比较器的输出Up、Un进行逻辑运算得到第三功率开关管S3和第四功率开关管S4的驱动信号Ugs3和Ugs4。
全文摘要
本发明一种升压型双向电压平衡变换器，其特征在于它包括输入端直流电压源、升压电感电路、半桥电路和输出滤波电路。它通过输出电压外环控制器、输出电压内环平衡控制器进行控制。本发明不但实现升压和功率双向流动功能，而且能够在输出端构造一根中线实现输出电压平衡，即利用中线将高输出压直流电压换成两个大小相等直流电压，以解决输出高压时电解电容串联均压、不同用电设备对输入端均压的要求等问题。同时，每只功率器件的电压应力只是输出电压的一半，可以采用低压功率器件，有利于提高变换器的效率。
文档编号H02M3/155GK102647083SQ20121011976
公开日2012年8月22日 申请日期2012年4月23日 优先权日2012年4月23日
发明者宋永献, 张先进 申请人:淮海工学院