本發(fā)明涉及一種新型ac/dc變流器，特別涉及一種交直流共地高效升壓型ac/dc變流器。

背景技術(shù)：

1、由于能源危機(jī)和傳統(tǒng)化石燃料消耗所引起的環(huán)境問題，大量可再生能源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)被連接到低壓交流配電系統(tǒng)作為分布式發(fā)電機(jī)。需要注意的是，許多可再生能源會產(chǎn)生直流能量，而越來越多的電力負(fù)載表現(xiàn)出直流特性。因此，由于能源效率的考慮，dc納米電網(wǎng)被提出來取代傳統(tǒng)的交流微電網(wǎng)，受到越來越多的關(guān)注。

2、為了靈活利用可再生能源產(chǎn)生的直流電能，通常采用雙向交流/直流變換器作為dc納米電網(wǎng)和交流電系統(tǒng)之間的接口。然而，在某些地方，由于大量的直流負(fù)載，當(dāng)?shù)乜稍偕茉串a(chǎn)生的電力無法滿足本地直流負(fù)載的消耗，因此傳統(tǒng)的交流電網(wǎng)需要向dc納米電網(wǎng)提供電力，并且接口的工作方式類似于功率因數(shù)校正整流器。

3、一般來說，為了安全起見，無論是在dc納米電網(wǎng)還是低壓交流電網(wǎng)中，家用電器都需要連接地線。在選擇dc納米電網(wǎng)和低壓交流電網(wǎng)之間的電源轉(zhuǎn)換器時(shí)，首先應(yīng)該解決接地問題。在文獻(xiàn)[1]中總結(jié)了dc納米電網(wǎng)的三種基本接地配置，包括交直流共地、虛擬隔離接地和單邊接地。與虛擬隔離接地和單邊接地結(jié)構(gòu)相比，因?yàn)槟芗嫒莸蛪航涣髫?fù)載且無變壓器，所以交直流共地結(jié)構(gòu)在dc納米電網(wǎng)中的應(yīng)用更有優(yōu)勢。同時(shí)，必須指出的是，三端口輸出的dc納米電網(wǎng)不如兩端口輸出的那么受歡迎，這是由于基礎(chǔ)設(shè)施的考慮。因此，在dc納米電網(wǎng)應(yīng)用中探索兩端口dc輸出的buck-boost交流/直流轉(zhuǎn)換器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是非常重要和有價(jià)值的。

4、如圖1所示，文獻(xiàn)[2]提出了一種復(fù)用電感的兩端口ac/dc變流器，該變流器的優(yōu)點(diǎn)在于直流電感l(wèi)的利用率高。由于直流電感需要同時(shí)滿足降壓、升壓、升降壓三種模式，所以其設(shè)計(jì)的最小感值應(yīng)該是三者中的最大值，即升降壓模式下的期望電感值。但是這對于降壓和升壓兩種工作模式，電感存在冗余，將增大降壓和升壓兩種工作模式下的電感損耗。特別是在一些要求直流電壓大于交流電壓峰值的應(yīng)用場景，該變流器的功率回路器件較多，會帶來較大的導(dǎo)通損耗。

5、針對現(xiàn)有技術(shù)中圖1所示的ac/dc變流器的缺點(diǎn)，有必要提出一種升壓型ac/dc變流器。

6、應(yīng)當(dāng)注意的是：上文是對本發(fā)明的相關(guān)技術(shù)背景進(jìn)行說明，但這些說明并不一定構(gòu)成本發(fā)明的現(xiàn)有技術(shù)。

7、參考文獻(xiàn)：

8、[1]w.wu,h.wang,y.liu,m.huang?and?f.blaabjerg,"a?dual-buck–boost?ac/dcconverter?for?dc?nanogrid?with?three?terminal?outputs,"in?ieee?transactionson?industrial?electronics,vol.64,no.1,pp.295-299,jan.2017.

9、[2]x.li,w.wu,h.wang,n.gao,h.chung,and?f.blaabjerg."a?new?buck-boostac/dc?converter?with?two-terminal?output?voltage?for?dc?nano-grid",energies,vol.12,no.20,pp.1-18,2019.

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提出一種安全、可靠、高效、低成本的ac/dc變流器。

2、為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是提供了一種交直流共地高效升壓型ac/dc變流器，其特征在于，包括：

3、變流電路，所述變流電路的電路拓?fù)浒ǖ谝恢恋诙β书_關(guān)、第一至第五二極管、第一至第三電感、第一電容、濾波電容、平波電容、等效直流電源或負(fù)載：

4、第一電感的第一端與第一二極管的陰極相連，第一電感的第二端分別與第一功率開關(guān)的第一端、第二二極管的陽極相連，第二二極管的陰極分別與第五二極管的陰極、平波電容的正極、等效直流電源或負(fù)載的正極相連，第一功率開關(guān)的第二端分別與第二功率管的第一端、第四二極管的陽極、平波電容的負(fù)極、等效直流電源或負(fù)載的負(fù)極相連，第二功率開關(guān)的第二端分別與第三二極管的陽極、第一電容的負(fù)極相連，第三二極管的陰極與第二電感的第二端相連，第一電容的正極分別與第四二極管的陰極和第三電感的第一端相連，第三電感的第二端與第五二極管的陽極相連，并且，第一二極管的陽極分別與第二電感的第一端、濾波電容的另一端相連；

5、檢測電路，用于檢測所述變流電路輸出的直流電壓信號、電網(wǎng)電壓信號和電網(wǎng)輸出電流信號，并將檢測到的所述直流電壓信號、電網(wǎng)電壓信號和電網(wǎng)輸出電流信號發(fā)送至控制電路；

6、控制電路，用于根據(jù)來自外部的工作模式信號和所述檢測電路的所述直流電壓信號、電網(wǎng)電壓信號和電網(wǎng)輸出電流信號，向所述變流電路中的所述第一至第二功率開關(guān)的受控端發(fā)送控制所述第一至第二功率開關(guān)開關(guān)的開和關(guān)的信號。

7、優(yōu)選地，所述濾波電容用于對輸入所述變流電路的交流電進(jìn)行濾波。

8、優(yōu)選地，所述工作模式信號為升壓-升降壓信號。

9、優(yōu)選地，當(dāng)接收的工作模式信號為升壓-升降壓信號時(shí)，所述控制電路根據(jù)來自所述檢測電路測得的所述變流電路輸出的所述直流電壓信號、交流電網(wǎng)的電網(wǎng)電壓信號和電網(wǎng)輸出電流信號，向所述第一至第二功率開關(guān)的受控端發(fā)送控制所述第一至第二功率開關(guān)的開和關(guān)的信號包括：

10、當(dāng)確定直流電壓大于電網(wǎng)電壓的幅值時(shí)：在工頻正半周內(nèi)，使所述第一功率開關(guān)高頻工作，所述第二功率開關(guān)斷開；在工頻負(fù)半周內(nèi)，使所述第二功率開關(guān)高頻工作，所述第一功率開關(guān)斷開。

11、優(yōu)選地，所述所述變流電路的電路拓?fù)溥€包括第四電感；所述第四電感的一端與所述濾波電容的一端相連，所述第四電感的另一端與所述交流電網(wǎng)的一端相連，并且所述交流電網(wǎng)的另一端與所述濾波電容的另一端相連。

12、本發(fā)明的另一個(gè)技術(shù)方案是提供了一種交直流共地高效升壓型ac/dc變流器，其特征在于，包括：

13、變流電路，所述變流電路的電路拓?fù)浒ǖ谝恢恋诙β书_關(guān)、第一至第五二極管、第一至第三電感、第一電容、濾波電容、平波電容、等效直流電源或負(fù)載：

14、第一電感的第一端與第一二極管的陽極相連，第一電感的第二端分別與第一功率開關(guān)的第一端、第二二極管的陰極相連，第二二極管的陽極分別與第五二極管的陽極、平波電容的負(fù)極、等效直流電源或負(fù)載的負(fù)極相連，第一功率開關(guān)的第二端分別與第二功率管的第一端、第四二極管的陰極、平波電容的正極、等效直流電源或負(fù)載的正極相連，第二功率開關(guān)的第二端分別與第三二極管的陰極、第一電容的正極相連，第三二極管的陽極與第二電感的第二端相連，第一電容的負(fù)極分別與第四二極管的陽極和第三電感的第一端相連，第三電感的第二端與第五二極管的陰極相連，并且，第一二極管的陰極分別與第二電感的第一端、濾波電容的另一端相連；

15、檢測電路，用于檢測所述變流電路輸出的直流電壓信號、電網(wǎng)電壓信號和電網(wǎng)輸出電流信號，并將檢測到的所述直流電壓信號、電網(wǎng)電壓信號和電網(wǎng)輸出電流信號發(fā)送至控制電路；

16、控制電路，用于根據(jù)來自外部的工作模式信號和所述檢測電路的所述直流電壓信號、電網(wǎng)電壓信號和電網(wǎng)輸出電流信號，向所述變流電路中的所述第一至第二功率開關(guān)的受控端發(fā)送控制所述第一至第二功率開關(guān)開關(guān)的開和關(guān)的信號。

17、優(yōu)選地，所述濾波電容用于對輸入所述變流電路的交流電進(jìn)行濾波。

18、優(yōu)選地，所述工作模式信號為升壓-升降壓信號。

19、優(yōu)選地，當(dāng)接收的工作模式信號為升壓-升降壓信號時(shí)，所述控制電路根據(jù)來自所述檢測電路測得的所述變流電路輸出的所述直流電壓信號、交流電網(wǎng)的電網(wǎng)電壓信號和電網(wǎng)輸出電流信號，向所述第一至第二功率開關(guān)的受控端發(fā)送控制所述第一至第二功率開關(guān)的開和關(guān)的信號包括：

20、當(dāng)確定直流電壓大于電網(wǎng)電壓的幅值時(shí)：在工頻正半周內(nèi)，使所述第一功率開關(guān)高頻工作，所述第二功率開關(guān)斷開；在工頻負(fù)半周內(nèi)，使所述第二功率開關(guān)高頻工作，所述第一功率開關(guān)斷開。

21、優(yōu)選地，所述所述變流電路的電路拓?fù)溥€包括第四電感；所述第四電感的一端與所述濾波電容的一端相連，所述第四電感的另一端與所述交流電網(wǎng)的一端相連，并且所述交流電網(wǎng)的另一端與所述濾波電容的另一端相連。

22、本發(fā)明的升壓型ac/dc變流器，對于直流輸出電壓大于交流電壓峰值的應(yīng)用場景，在變流器的任何工作狀態(tài)下，只有一個(gè)開關(guān)工作在高頻，開關(guān)損耗小，同時(shí)功率回路的損耗較低，并由控制電路根據(jù)直流輸出電壓、電網(wǎng)電壓，對第一至第二功率開關(guān)的狀態(tài)進(jìn)行控制，從而使變流電路輸出的直流電壓保持穩(wěn)定。本發(fā)明的ac/dc變流器的開關(guān)損耗和功率回路損耗均較小，進(jìn)而提高系統(tǒng)效率。