一種單輸入雙獨立輸出的升壓電路及其逆變裝置的製作方法
2024-03-06 18:17:15 2
本發明涉及電力電子技術領域，尤其涉及一種單輸入雙獨立輸出的升壓電路及其逆變裝置。
背景技術：
升壓電路在各種電力電子設備中得到廣泛應用，現有的升壓電路主要包括開關管、電感和電容，當開關管導通時升壓電路中的電感得以充電儲能；當開關管關斷時升壓電路中的電感放電釋能，並為升壓電路中的電容充電，從而為與電容並聯的外接負載提升電壓。但現有的升壓電路多為一個輸入電壓產生一個輸出電壓，若設備要求多個輸出電壓，則需要設置多個升壓電路，使得投入成本提高，電路變複雜宂餘。為解決這一問題，也出現了一些升壓電路是一個輸入電壓產生多個輸出電壓的，但輸出電壓之間並不是相互獨立控制的，從而不可單獨調節每個輸出電壓的大小，使其應用受到限制，通用性差。
技術實現要素：
本發明的目的在於提出一種僅需要一個直流輸入，即可升壓產生兩個獨立的直流輸出，並且這兩個直流輸出可單獨調整的單輸入雙獨立輸出的升壓電路及其逆變裝置。
為達此目的，本發明採用以下技術方案：
一種單輸入雙獨立輸出的升壓電路，包括直流輸入、第一獨立升壓單元和第二獨立升壓單元，所述第一獨立升壓單元的輸入端和第二獨立升壓單元的輸入端均與直流輸入的正極電連接，所述第一獨立升壓單元的輸出端和第二獨立升壓單元的輸出端均與直流輸入的負極電連接；
所述第一獨立升壓單元和第二獨立升壓單元相互獨立地提高所述單輸入雙獨立輸出的升壓電路的直流輸出。
優選地，所述第一獨立升壓單元包括電感L1、二極體D1、D3、極性電容C1和開關管Q1，所述第二獨立升壓單元包括電感L2、二極體D2、D4、極性電容C2和開關管Q2；
所述電感L1的一端和開關管Q2的集電極均與直流輸入的正極電連接，所述二極體D3的正極和開關管Q1的集電極均與電感L1的另一端電連接，所述二極體D3的負極和極性電容C1的正極電連接，所述開關管Q1的發射極和二極體D1的正極均與直流輸入的負極電連接，所述二極體D1的負極和極性電容C1的負極均接地；
所述電感L2的一端和二極體D4的負極均與開關管Q2的發射極電連接，所述二極體D2的負極和開關管Q2的集電極電連接，所述極性電容C2的負極和二極體D4的正極電連接，所述電感L2的另一端和直流輸入的負極電連接，所述二極體D2的正極和極性電容C2的正極均接地。
優選地，所述單輸入雙獨立輸出的升壓電路的逆變裝置，包括交流輸入埠、整流模塊、逆變模塊和交流輸出埠，還包括雙獨立輸出模塊，所述交流輸入埠依次與整流模塊、雙獨立輸出模塊、逆變模塊和交流輸出埠串聯；
所述雙獨立輸出模塊包括所述單輸入雙獨立輸出的升壓電路，所述整流模塊的輸出端作為所述單輸入雙獨立輸出的升壓電路的直流輸入；
所述第一獨立升壓單元的輸出電壓作為逆變模塊的正母線電壓，所述第二獨立升壓單元的輸出電壓作為逆變模塊的負母線電壓。
優選地，所述整流模塊包括電感L3、L4、L5和晶閘管SCR1、SCR2、SCR3、SCR4、SCR5、SCR6，所述電感L3、L4、L5和晶閘管SCR1、SCR2、SCR3、SCR4、SCR5、SCR6構成三相橋式整流電路；
並且，所述晶閘管SCR1、SCR2、SCR3的陰極均與電感L1的一端電連接，所述晶閘管SCR4、SCR5、SCR6的陽極均與電感L2的另一端電連接。
優選地，所述逆變模塊包括逆變器VT1、VT2、VT3，所述逆變器VT1、VT2、VT3均包括單相逆變電路；所述逆變器VT1、VT2、VT3的正向輸入端均與極性電容C1的正極電連接，所述逆變器VT1、VT2、VT3的反向輸入端均與極性電容C2的負極電連接。
優選地，還包括變壓器、靜態切換模塊和聯動開關S1、S2，所述聯動開關S1的一端和交流輸入埠電連接，所述聯動開關S1的另一端和整流模塊的輸入端電連接，所述聯動開關S2的一端和交流輸出埠電連接；
所述變壓器設置於逆變模塊和靜態切換模塊之間，所述靜態切換模塊包括雙向晶閘管V1、V2、V3、V4、V5、V6，所述雙向晶閘管V1、V2的一端通過輸入聯動開關S2和交流輸出埠的R2相端電連接，所述雙向晶閘管V1的另一端通過輸入聯動開關S1和交流輸入埠的R相端電連接，所述雙向晶閘管V2的另一端和變壓器的A相輸出端電連接；
所述雙向晶閘管V3、V4的一端通過輸入聯動開關S2和交流輸出埠的S2相端電連接，所述雙向晶閘管V3的另一端通過輸入聯動開關S1和交流輸入埠的S相端電連接，所述雙向晶閘管V4的另一端和變壓器的B相輸出端電連接；
所述雙向晶閘管V5、V6的一端通過輸入聯動開關S2和交流輸出埠的T2相端電連接，所述雙向晶閘管V5的另一端通過輸入聯動開關S1和交流輸入埠的T相端電連接，所述雙向晶閘管V6的另一端和變壓器的C相輸出端電連接。
優選地，還包括直流輸入埠和聯動開關S3,所述直流輸入埠的正極通過聯動開關S3和電感L1的一端電連接，所述直流輸入埠的負極通過聯動開關S3和電感L2的另一端電連接。
所述單輸入雙獨立輸出的升壓電路設置所述第一獨立升壓單元11和第二獨立升壓單元12，從而僅需要一個直流輸入，即可升壓產生兩個獨立的直流輸出，並且這兩個直流輸出的數值可單獨調整，使得升壓後的輸出電壓和外接負載的工作電壓更為貼合，保證外接負載處於最佳工作狀態，提高所述單輸入雙獨立輸出的升壓電路的通用性，擴大使用範圍。
附圖說明
附圖對本發明做進一步說明，但附圖中的內容不構成對本發明的任何限制。
圖1是本發明其中一個實施例的單輸入雙獨立輸出的升壓電路結構示意圖；
圖2是本發明其中一個實施例的第一獨立升壓單元儲能原理圖；
圖3是本發明其中一個實施例的第一獨立升壓單元升壓原理圖；
圖4是本發明其中一個實施例的第二獨立升壓單元儲能原理圖；
圖5是本發明其中一個實施例的第二獨立升壓單元升壓原理圖；
圖6是本發明其中一個實施例的逆變裝置整體電路圖；
圖7是本發明其中一個實施例的整流模塊電路圖；
圖8是本發明其中一個實施例的逆變模塊電路圖。
其中：第一獨立升壓單元11；第二獨立升壓單元12；電感L1、L2、L3、L4、L5；二極體D1、D3、D2、D4；極性電容C1、C2；開關管Q1、Q2；交流輸入埠1；整流模塊2；逆變模塊4；交流輸出埠7；晶閘管SCR1、SCR2、SCR3、SCR4、SCR5、SCR6；逆變器VT1、VT2、VT3；變壓器5；靜態切換模塊6；聯動開關S1、S2、S3；雙向晶閘管V1、V2、V3、V4、V5、V6；直流輸入埠8。
具體實施方式
下面結合附圖並通過具體實施方式來進一步說明本發明的技術方案。
本實施例的單輸入雙獨立輸出的升壓電路，如圖1所示，包括直流輸入、第一獨立升壓單元11和第二獨立升壓單元12，所述第一獨立升壓單元11的輸入端和第二獨立升壓單元12的輸入端均與直流輸入的正極電連接，所述第一獨立升壓單元11的輸出端和第二獨立升壓單元12的輸出端均與直流輸入的負極電連接；所述第一獨立升壓單元11和第二獨立升壓單元12相互獨立地提高所述單輸入雙獨立輸出的升壓電路的直流輸出。
所述單輸入雙獨立輸出的升壓電路設置所述第一獨立升壓單元11和第二獨立升壓單元12，從而僅需要一個直流輸入，即可升壓產生兩個獨立的直流輸出，並且這兩個直流輸出的數值可單獨調整。所述第一獨立升壓單元11的直流輸出為正，第二獨立升壓單元12的直流輸出為負，從而可向外接負載提供正負兩條直流輸出母線，由於這兩條直流輸出母線的電壓可單獨控制，因此兩條直流輸出母線的初始電壓可根據外接負載大小而調節，使得升壓後的輸出電壓和外接負載的工作電壓更為貼合，保證外接負載處於最佳工作狀態，提高所述單輸入雙獨立輸出的升壓電路的通用性，擴大使用範圍。
優選地，如圖1所示，所述第一獨立升壓單元11包括電感L1、二極體D1、D3、極性電容C1和開關管Q1，所述第二獨立升壓單元12包括電感L2、二極體D2、D4、極性電容C2和開關管Q2；
所述電感L1的一端和開關管Q2的集電極均與直流輸入的正極電連接，所述二極體D3的正極和開關管Q1的集電極均與電感L1的另一端電連接，所述二極體D3的負極和極性電容C1的正極電連接，所述開關管Q1的發射極和二極體D1的正極均與直流輸入的負極電連接，所述二極體D1的負極和極性電容C1的負極均接地；
所述電感L2的一端和二極體D4的負極均與開關管Q2的發射極電連接，所述二極體D2的負極和開關管Q2的集電極電連接，所述極性電容C2的負極和二極體D4的正極電連接，所述電感L2的另一端和直流輸入的負極電連接，所述二極體D2的正極和極性電容C2的正極均接地。
所述單輸入雙獨立輸出的升壓電路的工作原理為：當開關管Q1閉合時，所述直流輸入、電感L1和開關管Q1形成儲能迴路，如圖2所示，電流在電感L1中轉化為磁能貯存；
當開關管Q1斷開時，所述電感L1、二極體D3、極性電容C1和二極體D2形成升壓迴路，如圖3所示，電感L1的磁能轉化為電能，使極性電容C1的電壓上升；
當開關管Q2閉合時，所述直流輸入、開關管Q2和電感L2形成儲能迴路，如圖4所示，電流在電感L2中轉化為磁能貯存；
當開關管Q2斷開時，所述電感L2、二極體D1、極性電容C2和二極體D4形成升壓迴路，如圖5所示，電感L2的磁能轉化為電能，使極性電容C2的電壓上升。
所述極性電容C1的電壓即為第一獨立升壓單元11的直流輸出，所述極性電容C2的電壓即為第二獨立升壓單元12的直流輸出，所述極性電容C1的電壓由所述開關管Q1單獨控制，所述極性電容C2的電壓由所述開關管Q2單獨控制，所述開關管Q1的通斷不影響開關管Q2的通斷。
優選地，所述單輸入雙獨立輸出的升壓電路的逆變裝置，包括交流輸入埠1、整流模塊2、逆變模塊4和交流輸出埠7，如圖6所示，還包括雙獨立輸出模塊3，所述交流輸入埠1依次與整流模塊2、雙獨立輸出模塊3、逆變模塊4和交流輸出埠7串聯；
所述雙獨立輸出模塊3包括所述單輸入雙獨立輸出的升壓電路，所述整流模塊2的輸出端作為所述單輸入雙獨立輸出的升壓電路的直流輸入；
所述第一獨立升壓單元11的輸出電壓作為逆變模塊4的正母線電壓，所述第二獨立升壓單元12的輸出電壓作為逆變模塊4的負母線電壓。
所述逆變裝置在整流模塊2和逆變模塊4之間設置所述雙獨立輸出模塊3，所述雙獨立輸出模塊3包括所述單輸入雙獨立輸出的升壓電路，所述單輸入雙獨立輸出的升壓電路對整流模塊2的輸出電壓進行升壓，並將所述第一獨立升壓單元11的輸出電壓作為逆變模塊4的正母線電壓，所述第二獨立升壓單元12的輸出電壓作為逆變模塊4的負母線電壓。從而，所述逆變裝置可為逆變模塊4提供一正一負兩個母線電壓，並且所述正母線電壓和負母線電壓均可根據外接負載大小而進行調節，使得交流輸出埠7的輸出電壓和外接負載的工作電壓更為貼合，保證外接負載處於最佳工作狀態，提高所述逆變裝置的通用性，擴大使用範圍。
優選地，如圖7所示，所述整流模塊2包括電感L3、L4、L5和晶閘管SCR1、SCR2、SCR3、SCR4、SCR5、SCR6，所述電感L3、L4、L5和晶閘管SCR1、SCR2、SCR3、SCR4、SCR5、SCR6構成三相橋式整流電路；並且，所述晶閘管SCR1、SCR2、SCR3的陰極均與電感L1的一端電連接，所述晶閘管SCR4、SCR5、SCR6的陽極均與電感L2的另一端電連接。
所述電感L3、L4、L5和晶閘管SCR1、SCR2、SCR3、SCR4、SCR5、SCR6構成三相橋式整流電路，將三相交流電轉換成直流電，完成對市電的整流濾波處理。所述晶閘管SCR1、SCR2、SCR3的陰極均與電感L1的一端電連接，所述晶閘管SCR4、SCR5、SCR6的陽極均與電感L2的另一端電連接，從而所述整流模塊2的輸出電壓作為所述單輸入雙獨立輸出的升壓電路的直流輸入。
優選地，如圖8所示，所述逆變模塊4包括逆變器VT1、VT2、VT3，所述逆變器VT1、VT2、VT3均包括單相逆變電路；所述逆變器VT1、VT2、VT3的正向輸入端均與極性電容C1的正極電連接，所述逆變器VT1、VT2、VT3的反向輸入端均與極性電容C2的負極電連接。所述逆變模塊4將經單輸入雙獨立輸出的升壓電路升壓處理的直流電轉換為交流電，逆變後交流電為正弦波形，無雜波，從而為外接負載提供優質電源。所述逆變器VT1、VT2、VT3均包括由四個IGBT管構成的單相逆變電路。
優選地，如圖8所示，還包括變壓器5、靜態切換模塊6和聯動開關S1、S2，所述聯動開關S1的一端和交流輸入埠1電連接，所述聯動開關S1的另一端和整流模塊2的輸入端電連接，所述聯動開關S2的一端和交流輸出埠7電連接；
所述變壓器5設置於逆變模塊4和靜態切換模塊6之間，所述靜態切換模塊6包括雙向晶閘管V1、V2、V3、V4、V5、V6，所述雙向晶閘管V1、V2的一端通過輸入聯動開關S2和交流輸出埠7的R2相端電連接，所述雙向晶閘管V1的另一端通過輸入聯動開關S1和交流輸入埠1的R相端電連接，所述雙向晶閘管V2的另一端和變壓器5的A相輸出端電連接；
所述雙向晶閘管V3、V4的一端通過輸入聯動開關S2和交流輸出埠7的S2相端電連接，所述雙向晶閘管V3的另一端通過輸入聯動開關S1和交流輸入埠1的S相端電連接，所述雙向晶閘管V4的另一端和變壓器5的B相輸出端電連接；
所述雙向晶閘管V5、V6的一端通過輸入聯動開關S2和交流輸出埠7的T2相端電連接，所述雙向晶閘管V5的另一端通過輸入聯動開關S1和交流輸入埠1的T相端電連接，所述雙向晶閘管V6的另一端和變壓器5的C相輸出端電連接。
所述逆變裝置通過閉合聯動開關S1接入市電，閉合聯動開關S2向負載供電。所述逆變裝置設置所述靜態切換模塊6，為單電源負載提供雙母線供電：在逆變模塊4正常時，驅動雙向晶閘管VT2、VT4、VT6，關斷雙向晶閘管VT1、VT3、VT5，由逆變模塊4向負載供電；在逆變模塊4發生故障或市電恢復時，驅動雙向晶閘管VT1、VT3、VT5，關斷雙向晶閘管VT2、VT4、VT6，市電由旁路向負載供電。所述靜態切換模塊6可實現逆變裝置和市電，市電和市電等任意兩路電源的不斷電轉換，保證為外接負載不間斷供電，提高供電可靠性和穩定性。
優選地，還包括直流輸入埠8和聯動開關S3,如圖7所示，所述直流輸入埠8的正極通過聯動開關S3和電感L1的一端電連接，所述直流輸入埠8的負極通過聯動開關S3和電感L2的另一端電連接。所述直流輸入埠8通過聯動開關S3向雙獨立輸出模塊3供電，所述直流輸入埠8可與蓄電池連接，在市電異常或掉電時，閉合聯動開關S3，由蓄電池向外接負載供電，從而起到備用作用，保證逆變裝置不間斷地向外接負載供電。
以上結合具體實施例描述了本發明的技術原理。這些描述只是為了解釋本發明的原理，而不能以任何方式解釋為對本發明保護範圍的限制。基於此處的解釋，本領域的技術人員不需要付出創造性的勞動即可聯想到本發明的其它具體實施方式，這些方式都將落入本發明的保護範圍之內。