本發明專利技術涉及一種數字直控式DC/DC變流電路及方法，屬電力電子變流技術領域。包括直流電源、控制電路、權能量脈沖編碼橋組、濾波電容和負載，直流電源的正極與權能量脈沖編碼橋組的公共輸入端相連、負極接地并與濾波電容負極和負載的下端相連，權能量脈沖編碼橋組包括個結構相同的權能量斬波橋，其公共輸出端與濾波電容正極和負載的上端相連；控制電路中個權控制單元的信號輸出端分別與權能量脈沖編碼橋組中的個權能量斬波橋中各主可控硅的觸發極相連。以離散能量脈沖編碼方式傳輸能量，以電容作為系統能量流的計量媒介，以LC串聯方式完成系統能量的傳遞與合成，可使用數字方式直接控制功率主開關器件，開關損耗低，結構簡單、操作方便。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種數字直控式DC/DC變流電路及方法，尤其是同時具有高效率、高可靠性和用數字直接控制的變流電路及方法，屬于電力電子變流
技術介紹
傳統的PWM (脈沖寬度調制)變流電路和方法存在以下問題: 1、存在開關損耗 形成開關損耗的原因是PWM功率開關器件在狀態轉換過程中流過的電流和端電壓不能同時為零，因此，其乘積即為該器件在本次轉換過程承受的開關損耗。在已有技術中，主要采用軟開關方式來解決開關損耗問題，但實踐結果表明，軟開關方式只有在輸出功率變化范圍不大的變流主回路中采用時，降低開關損耗的效果較好，而將其應用于輸出功率變化范圍很大的變流主回路(如三相變頻調速器的變流主回路)中時，效果不理想。2、過負載或輸出短路時功率主開關器件易損壞 現有技術對過負載 或輸出短路的情況，主要采用過流速斷方式來保護功率開關器件；但大量實踐經驗表明，這種保護方式并不可靠。原因是線路中存在分布電感，因而在功率開關器件快速關斷時，分布電感上會由于通過的電流快速變化而形成極高尖峰電壓，該尖峰電壓與電源正向串聯后，作用于功率開關器件而導致功率開關器件直接被擊穿損壞。3、不能用數字方式直接對功率主開關器件實施控制 現有技術中，對PWM的控制方式有固定頻率調脈寬方式、固定脈寬調頻率方式和調頻調寬結合方式三種，這些方式均并不能用數字方式直接控制，而必須先將數字編碼轉換為對應的脈寬后，才對功率主開關器件實施控制，這在本質上已經轉換為模擬控制方式。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供一種適用于高頻直流斬波電源及恒功率負載的數字直控式DC/DC變流電路及方法，采用電容作為系統能量流的計量媒介，以LC串聯方式完成系統全部能量的傳遞與合成，以離散能量脈沖編碼方式來決定單位時間內從電源輸送到負載的能量值，通過普通熔斷方式進行保護，解決現有技術容易燒毀主回路中功率開關器件、不能使用數字方式直接對功率主開關器件實施控制和開關損耗大的問題。本專利技術的數字直控式DC/DC變流電路，包括直流電源、控制電路、權能量脈沖編碼橋組、濾波電容和負載；直流電源的正極與權能量脈沖編碼橋組的公共輸入端相連、負極接地并同時與濾波電容的負極和負載的下端相連，權能量脈沖編碼橋組的公共輸出端與濾波電容的正極和負載的上端相連；權能量脈沖編碼橋組由n個結構相同的權能量斬波橋ph1、ph{、ph2、…pbn_2、pbn_x組成，控制電路中的n個權控制單元知^kl……tn_2 的信號輸出端分別與權能量脈沖編碼橋組中的 個權能量斬波橋中各個主可控硅的觸發極相連，權能量脈沖編碼橋組的公共輸入端與《個權能量斬波橋的n個電源輸入端4、<……dn_2、dn_x相連，權能量脈沖編碼橋組的公共輸出端與個權能量斬波橋的η個電源輸出端Po、Pl……Ρη-2、h相連。在上述的權能量脈沖編碼橋組中，每個權能量斬波橋包括四只主可控硅F11、V12、 、I7M，權計量電容C1，平波電抗器Z1，續流二極管FD11，輸出二極管FD12和保險管FS1。第一主可控硅F11和第三主可控硅R3陽極連接在一起，構成該權能量斬波橋/) 的電源輸入端Ci1 ;第一主可控硅F11的陰極、第二主可控硅F12的陽極與權計量電容C1的上端相連，權計量電容C1的下端與第三主可控硅K3的陰極、第四主可控硅F14的陽極相連，第二主可控硅F12、第四主可控硅R4的陰極與續流二極管FD11的陰極、平波電抗器L1的左端相連；續流二極管PD11的陽極接地；平波電抗器的右端與輸出二極管KD12的陽極相連，輸出二極管FD12的陰極與保險管FS1的左端相連，保險管FS1的右端為此權能量斬波橋的功率輸出端P1 ;四只主可控硅1\、F12、F13、R4的門極與控制電路中的權控制單元.11的四個信號輸出端相連；1=0，1，2，3，……/7-1。所述權能量脈沖編碼橋組的η個結構相同的權能量斬波橋pbQ、Phl、pb2、…pbn_2、phnA中，編碼最低的權能量斬波橋pbQ的權計量電容的容量為I個基本單位Cf;而編碼高于最低位的其它權能量斬波橋、ph2、...phn_2、phnA中，各權計量電容的容量分別為21 Cf、22 C、……IT2 C^TaC ;即第I +1個權能量斬波橋中的權計量電容C1 的容量SC1 = I1C , 1=0,1,2,3,……/7-1。上述的權能量斬波橋中的數量《根據實際需要確定。孔的取值越大，權能量脈沖編碼橋組3中所包含的w個權能量斬波橋/ 、Pbl、pb2、…pbn_2、phn_x能提供的權能量脈沖量化誤差就越小，其輸出的權能量脈沖精度就越高。所述數字直控式DC/DC變流方法是:將輸出波形在單位時間范圍內需要輸出的能量按權值分解為對應的二進制編碼，然后使分解后權值為I的對應權控制單元在確定的時刻輸出觸發脈沖，使對應權能量斬波橋的可控硅觸發導通，產生對應于二進制編碼的權能量脈沖，同時將這些能量脈沖以并聯合成的方式輸出到系統的濾波電容4和負載5上。本專利技術的原理是: 一、權值分解 參見附圖說明圖1， 要使權能量脈沖編碼橋組3產生負載5在單位時間內所需要的能量，就必須在控制電路2中將負載5所需的能量按權值分解為對應的二進制編碼，該二進制編碼的數位D Q、D1、D2......D n_2、D n_Y位分別對應于權能量斬波橋/ > pbx、pb2、……Ph、PK-1。權能量脈沖編碼橋組3中包含了 n個結構相同的權能量斬波橋pbQ、Pbl、ph2、......pbn_2、pbn_x ,這n個權能量斬波橋在單位時間內所產生的權能量脈沖所包含的能量值分別為芥、P1、P2-H。若負載5在單位時間內所需要的能量Pr，對Pr進行權值分解的過程如下: 第I次權值分解:第I次權值分解時將Pr作為第I次權值分解量，將Pr與第個權能量斬波橋在單位時間內產生的權能量脈沖所包含的能量進行對比: 如果Pr大于或等于，就令第β個權能量斬波橋所對應的權值為1，則二進制編碼的位為1，同時令權值分解量變為； 如果小于，就令第η個權能量斬波橋所對應的權值為0，則二進制編碼的 位為0，同時權值分解量不變，依舊為。第2次權值分解:此時把第I次權值分解以后得到的權值分解量巧(或Pr )作為第2次權值分解量，第2次分解時用(或Pj5 )來與第 —權能量斬波橋在單位時間內產生的權能量脈沖包含的能量i^2對比，對比過程和第I次一樣，對比以后可得到第《.-1個權能量斬波橋所對應的權值(I或0)，則二進制編碼的D 位為I (或O ),同時權值分解量就變為Pj1- h — f“-2 (或Pu - P -2 )。 第3次 第!I次權值分解■ 這η - 2次權值分解過程和前兩次一樣，故在此不再累述。在對比的過程中，若某一次權值分解后權值分解量等于零，那么就不再繼續進行權值分解并且使剩余的權能量斬波橋所對應的權值都為零，則剩余的權能量斬波橋所對應的二進制編碼也 為零。這樣最多進行《次權值分解以后，就會得到K個權值，這些權值都是I或者0，這 個權值分別對應于《個結構相同的權能量斬波橋，這就實現了控制電路2將負載5在單位時間內所需要的能量按權值分解為對應的二進制編碼的過程。二、權能量斬波橋產生權能量脈沖 在權能量脈沖編碼橋組3中有il個權能量斬波橋(本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種數字直控式DC/DC變流電路，包括直流電源（1）、控制電路（2）、權能量脈沖編碼橋組（3）、濾波電容（4）和負載（5），其特征在于：直流電源（1）的正極與權能量脈沖編碼橋組（3）的公共輸入端（6）相連、負極接地并同時與濾波電容（4）的負極和負載（5）的下端相連，權能量脈沖編碼橋組（3）的公共輸出端（7）與濾波電容（4）的正極和負載（5）的上端相連；權能量脈沖編碼橋組（3）由????????????????????????????????????????????????個結構相同的權能量斬波橋、、、…、組成，控制電路（2）中的個權控制單元、……、的信號輸出端分別與權能量脈沖編碼橋組（3）中的個權能量斬波橋中各個主可控硅的觸發極相連，權能量脈沖編碼橋組（3）的公共輸入端（6）與個權能量斬波橋的個電源輸入端、……、相連，權能量脈沖編碼橋組（3）的公共輸出端（7）與個權能量斬波橋的個電源輸出端、……、相連。573723dest_path_image001.jpg,535863dest_path_image002.jpg,665755dest_path_image003.jpg,29740dest_path_image004.jpg,390314dest_path_image005.jpg,839750dest_path_image006.jpg,209552dest_path_image001.jpg,162464dest_path_image007.jpg,523301dest_path_image008.jpg,132136dest_path_image009.jpg,367946dest_path_image010.jpg,440944dest_path_image001.jpg,408900dest_path_image001.jpg,567349dest_path_image001.jpg,842735dest_path_image011.jpg,707922dest_path_image012.jpg,909097dest_path_image013.jpg,554842dest_path_image014.jpg,804557dest_path_image001.jpg,852148dest_path_image001.jpg,725688dest_path_image015.jpg,858729dest_path_image016.jpg,912136dest_path_image017.jpg,814233dest_path_image018.jpg...
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：張英爭，盧誠，謝鴻齡，王瀟，聶俊飛，
申請(專利權)人：昆明理工大學，
類型：發明
國別省市：
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