混合型led驱动电路及其结构在电力电子、光伏、蓄电池冲放电的应用
【技术领域】
[0001 ] 本发明属于DC-DC电力电子开关驱动，具体说是直流的类似UPFC原理的电力电子电路结构及其应用。
【背景技术】
[0002]目前LED、光伏为研究的热点，目前的LED直流驱动最高效率可以达到90%以上，光伏直流侧DC-DC驱动的最高效率也能达到90%以上，LED与光伏驱动区别之一在于，光伏驱动的容量较LED大很多，其共同点在于当超过某阀值电压以后电流随电压的略微改变而发生巨大变化。
[0003]改进混合型LED (申请号201320257156.9申请人刘晓博)提出了一种比目前最高效率的驱动效率更高的驱动，其特点在于，对现有DC-DC驱动元件不作任何改动的情况下，仅改变其输入输出的接线方式便能将其效率提高，如果在最高效率的驱动上做此调整，则其效率将继续提高。但是LED本身耗能低，驱动容量小，则该调整优势不明显。
[0004]又因为光伏的DC-DC驱动容量大，且也需要恒流控制达到最佳输出功率，所以将改进混合型LED的驱动结构同样用于光伏。
【发明内容】
[0005]本发明提供一种DC-UPFC结构，其特征在于，双向馈能电路具有隔离的两个端口，称为端口 I和端口 2，在双向馈能电路内部，两个端口只能通过变压器的互磁通交换能量，端口 I与负荷I并联，端口 2与负荷I串联成为一串，该串与负荷2并联；所述负荷I和负荷2可以吸收正功率，也可以吸收负功率。
[0006]优点是，该电路结构适用于所有变压器隔离的DC-DC驱动，且在不改变电路任何线路和元件的情况下，仅改变端口 1、端口 2、负荷1、负荷2四者间的接线方式，便能进一步降低损耗。
[0007]本发明提供一种准DC-UPFC结构，其特征在于，能量回馈电路具有隔离的两个端口，称为输入端口和输出端口，在能量回馈电路内部，输入端口只能通过变压器的互磁通将能量输送到输出端口 ；输入端口与负荷I并联，输出端口与负荷I串联成为一串，，该串与负荷2并联，负荷I吸收负功率，负荷2可以吸收正功率；输出端口与负荷I并联，输入端口与负荷I串联成为一串，该串与负荷2并联，负荷I吸收正功率，负荷2可以吸收负功率；所述能量回馈电路是，变压器隔离的DC-DC电路皆可作为能量回馈电路，除采用典型的DC-DC反激电路外，还可采用本发明提供的软关断DC-DC反激电路和本发明提供的软开关DC-DC反激电路。
[0008]优点是，该电路结构适用于所有变压器隔离的DC-DC驱动，且在不改变电路任何线路和元件的情况下，仅改变端口 1、端口 2、负荷1、负荷2四者间的接线方式，便能进一步降低损耗。
[0009]所述变压器隔离的DC-DC电路是指输入输出端口间仅有磁路连接而无电路连接，只能通过变压器的互磁通交换能量的DC-DC电路。
[0010]本发明提供一种改进混合型LED驱动电路，适用于变压器隔离的DC-DC驱动，其特征在于，能量回馈电路直流输入端IN与分压LED串联后连接到供电源形成回路，其直流输出端OUT连接到分压LED两端用于驱动分压LED ;所述能量回馈电路，变压器隔离的DC-DC电路皆可作为能量回馈电路，除采用典型的DC-DC反激电路外，还可采用本发明提供的软关断DC-DC反激电路和本发明提供的软开关DC-DC反激电路；将蓄电池替换掉分压LED，，所述改进混合型LED驱动电路为电池充电电路，可对每组电池单独冲电。
[0011]优点是，适用于所有变压器隔离的DC-DC驱动，在对驱动的元件和电路不作任何改动的情况下，仅改变输入输出端、负荷、电源四者间的接线方式便能将其效率提高；在40个LED串联作为负荷，工频整流作为电源的工况下，能将效率提高I倍。
[0012]所述典型的DC-DC反激电路，其特征在于，开关T与变压器Tran原边串联后跨接在电容Ci两端，二极管D与电容Co串联后跨接在变压器Tran副边两端，Ci作为输入端直流电容，Co作为输出端直流电容；
[0013]所述本发明提供的软关断DC-DC反激电路，除由隔离变压器Tr2、电容C、二极管D1、开关管T2组成典型的DC-DC反激电路外，还增加了吸收电路，其特征在于，开关管T2两端并联了反向续流电容D2，二极管D7和电容Cd串联成一组，该组并联在开关管T2两端作为开断吸收电路；在开关管T2与输入端IN的回路中串联了隔离变压器Trl的原边，二极管D3并联吸收电容Cu后与二极管D4反向串联为一组，该组跨接在Trl副边，Cu与D4的连接点串联二极管D5后连接到输出端OUT的正极；D7和Cd的连接点为点1，D4和Trl的副边的连接点为点2，点I与点2连接；
[0014]所述本发明提供的软开关DC-DC反激电路，与所述软关断DC-DC反激电路的不同是，其特征在于，开关Tl与二极管D6并联后一端接于变压器Tr2与二极管D7的连接点，另一端接于二极管D5与Dl的连接点。
[0015]本发明提供一种改进混合型LED原理应用于光伏发电电路，适用于变压器隔离的DC-DC电路，其特征在于，能量回馈电路输出端OUT与PV串联后连接在逆变器直流母线上形成回路，能量回馈电路输入端IN与PV并联；所述PV是η (η为正整数)个光伏发电模块PVModule串联的光伏电池组；所述能量回馈电路是，变压器隔离的DC-DC电路皆可作为能量回馈电路，典型的有DC-DC反激电路、本发明提供的软关断DC-DC反激电路和本发明提供的软开关DC-DC反激电路；将蓄电池替换掉PV，所述光伏发电电路为电池放电电路，可调节分配给电池的负荷。
[0016]优点是，适用于所有的变压器隔离的DC-DC驱动电路，在对驱动电路元件和电路不作任何改动的情况下，仅改变输入输出端、负荷、电源四者间的接线方式便能将其效率提高；用于驱动多个24伏输出的光伏发电模块PVModule串联的光伏电池组PV跟踪最佳功率输出点，能轻易地将效率提高10倍。
[0017]一种不推荐的改进混合型LED原理应用于光伏发电的电路，其特征在于，与改进混合型LED原理应用于光伏发电电路的不同在于，能量回馈电路输入端IN不与PV并联，而与逆变器直流母线并联。
[0018]优点是，能将效率提高10倍
[0019]缺点是，光伏发电模块PVModule负荷超载时可能出现效率降低明显，且效率低于改进混合型LED原理应用于光伏发电的电路。
[0020]本发明提供一种基于DC-UPFC结构的电池充放电电路，其特征在于，采用DC-UPFC结构，所述负荷I是蓄电池组，所述负荷2是直流母线，所述双向馈能电路由两个能量回馈电路组成，第一个能量回馈电路的输入端与第二个能量回馈电路的输出端并联作为双向馈能电路的端口 1，第一个能量回馈电路的输出端与第二个能量回馈电路的输入端并联作为双向馈能电路的端口 2 ;所述能量回馈电路是，变压器隔离的DC-DC电路皆可作为能量回馈电路，典型的有DC-DC反激电路、本发明提供的软关断DC-DC反激电路和本发明提供的软开关DC-DC反激电路。
[0021]优点是，适用于所有的变压器隔离的DC-DC驱动电路，在对驱动电路元件和电路不作任何改动的情况下，仅改变输入输出端、负荷、电源四者间的接线方式便能将其效率提闻。
[0022]一种不推荐的准DC-UPFC结构，其特征在于，与所述准DC-UPFC结构的不同在于，输入端口不与负荷I并联而与负荷2并联，输出端口与负荷I串联成为一串，该串与负荷2并联，负荷I吸收负功率，负荷2可以吸收正功率；输出端口不与负荷I并联而与负荷2并联，输入端口与负荷I串联成为一串，该串与负荷2并联，负荷I吸收正功率，负荷2可以吸收负功率。
[0023]一种不推荐的DC-U