带Z源网络的谐振系统的升压不对称控制电路及方法技术方案

本发明专利技术提供了一种带Z源网络的谐振系统的升压不对称控制电路及方法，包括：电源模块、Z源网络模块、开关控制模块以及谐振模块；所述电源模块通过Z源网络模块与开关控制模块的一端相连，开关控制模块的另一端通过谐振模块连接至负载。本发明专利技术设置有Z源网络模块，利用Z源网络的直通升压性能实现在全桥软开关的同时提高输出电压，并且保证输出波形不发生变化。此外，已有的不对称控制下的软开关判断条件仍可应用于改进后的不对称控制下软开关的判断，因此本发明专利技术中的控制方法丰富了控制自由度，使电路功能更完善。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电力电子
，具体地，涉及一种带Z源网络的谐振系统的升压不对称控制电路及方法。
技术介绍
谐振系统是电力电子领域的一个重要组成部分，目前针对谐振系统的研究非常广泛。为了提高谐振系统的效率，研究人员提出很多种控制算法，譬如移相控制和不对称控制。这类控制通过实现全桥逆变器的软开关来提高系统效率。不对称控制由于其控制策略本身的缘故，在一个周期内输出波形存在零电压输出的情况。而这个状态没有得到很好的利用。经过对现有技术的检索发现，在谐振系统中引入Z源网络的研究非常少，而不对称控制在谐振系统的应用中也没有提及对零电压输出状态的利用。J.M.Burdio教授2004年在IEEE上发表了针对谐振系统的不对称控制，并推导软开关的判定。此后相关研究主要涉及针对不同谐振场合(如无线输电)的应用研究，但是缺乏针对利用零电压状态方面的研究。一个不足之处就是全桥逆变的输出电压永远低于直流输入电压。P.Fang Zheng教授2003年在IEEE上发表了Z源网络的研究，但是目前为止Z源网络还没有应用到谐振系统中。在专利检索方面，Z源的相关专利没有查询到，而不对称控制及其改进也没有。综上所述，目前结合Z源网络和不对称控制实现谐振系统升压和软开关的研究很少。Z源在谐振系统中的应用不多，而对于结合不对称控制和Z源网络特性的研究更少。随着实践应用的推广，在不对称控制下实现软开关的同时，进行升压控制将会成为一个重要的研究方向。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种带Z源网络的谐振系统的升压不对称控制电路及方法。根据本专利技术提供的带Z源网络的谐振系统的升压不对称控制电路，包括：电源模块、Z源网络模块、开关控制模块以及谐振模块；所述电源模块通过Z源网络模块与开关控制模块的一端相连，开关控制模块的另一端通过谐振模块连接至负载。优选地，所述电源模块包括：电压源V0、功率二极管D1，电压源V0正极连接至功率二极管D1的正极，所述功率二极管D1的负极、电压源V0的负极分别构成电源模块的第一输出端、第二输出端。优选地，所述Z源网络模块包括：电解电容C1、电解电容C2、电感L1、电感L2，电解电容C1的正极连接至电感L1的一端，电感L1的另一端连接至电解电容C2的正极，电解电容C2的负极连接至电感L2的一端，电解电容C1的负极连接至电感L2的另一端；其中：电解电容C1的正极、电感L2的一端分别构成Z源网络模块的第一输入端和第二输入端，所述Z源网络模块的第一输入端和第二输入端分别与电源模块的第一输出端、第二输出端相连；电解电容C2的正极、电感L2的另一端分别构成Z源网络模块的第一输出端、第二输出端。优选地，所述开关控制模块包括：开关管S1、开关管S2、开关管S3、开关管S4，开关管S1的源极与S2的漏极相连，开关管S3的源极与S4的漏极相连，开关管S1的漏极与开关管S3的漏极相连，开关管S2的源极与开关管S4的源极相连；其中：开关管S1的漏极、开关管S2的源极分别构成开关控制模块的第一输入端和第二输入端，所述开关控制模块的第一输入端和第二输入端分别连接至Z源网络模块的第一输出端、第二输出端；开关管S1的源极、开关管S3的源极分别构成开关控制模块的第一输出端和第二输出端。优选地，所述谐振模块包括：谐振电容C3和谐振电感L3，谐振电容C3的一端连接至开关控制模块的第一输出端，谐振电容C3的另一端通过谐振电感L3连接至负载的一端，负载的另一端连接至开关控制模块的第二输出端。根据本专利技术提供的带Z源网络的谐振系统的升压不对称控制方法，应用权利要求1至5中任一项所述的带Z源网络的谐振系统的升压不对称控制电路；具体地实现过程如下：当开关管S1和开关管S4导通时，全桥逆变器输出正电压；当开关管S2和开关管S3导通时，全桥逆变器输出负电压；当开关管S1和开关管S2导通或开关管S3和开关管S4导通时，全桥逆变器处于直通状态，输出零电压；当开关管S1和开关管S3导通或开关管S2和开关管S4导通时，全桥处于零电压状态，输出零电压。优选地，当全桥逆变器处于直通状态时，功率二极管D1断开，电解电容C1和电解电容C2分别向电感L1、L2充电；当全桥逆变器不处于非直通状态时，功率二极管D1导通，由电压源V0提供电能。与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：1、本专利技术提供的带Z源网络的谐振系统的升压不对称控制电路，利用利用Z源网络的特性，实现了输出电压的升压功能；改进了不对称控制策略，在保证谐振系统软开关的同时，还能辅助Z源网络实现升压。2、本专利技术提供的带Z源网络的谐振系统的升压不对称控制电路对于全桥逆变器控制增加了直通状态，丰富了开关动作，有助于增加控制的自由度。附图说明通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：图1为本专利技术实施例的电路原理图；图2为传统不对称控制的时序图；图3为本专利技术中实施例的开关时序图。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本专利技术，但不以任何形式限制本专利技术。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本专利技术的保护范围。根据本专利技术提供的带Z源网络的谐振系统的升压不对称控制电路，包括：电源模块、Z源网络模块、开关控制模块以及谐振模块；所述电源模块通过Z源网络模块与开关控制模块的一端相连，开关控制模块的另一端通过谐振模块连接至负载。所述电源模块包括：电压源V0、功率二极管D1，电压源V0正极连接至功率二极管D1的正极，所述功率二极管D1的负极、电压源V0的负极分别构成电源模块的第一输出端、第二输出端。所述Z源网络模块包括：电解电容C1、电解电容C2、电感L1、电感L2，电解电容C1的正极连接至电感L1的一端，电感L1的另一端连接至电解电容C2的正极，电解电容C2的负极连接至电感L2的一端，电解电容C1的负极连接至电感L2的另一端；其中：电解电容C1的正极、电感L2的一端分别构成Z源网络模块的第一输入端和第二输入端，所述Z源网络模块的第一输入端和第二输入端分别与电源模块的第一输出端、第二输出端相连；电解电容C2的正极、电感L2的另一端分别构成Z源网络模块的第一输出端、第二输出端。所述开关控制模块包括：开关管S1、开关管S2、开关管S3、开关管S4，开关管S1的源极与S2的漏极相连，开关管S3的源极与S4的漏极相连，开关管S1的漏极与开关管S3的漏极相连，开关管S2的源极与开关管S4的源极相连；其中：开关管S1的漏极、开关管S2的源极分别构成开关控制模块的第一输入端和第二输入端，所述开关控制模块的第一输入端和第二输入端分别连接至Z源网络模块的第一输出端、第二输出端；开关管S1的源极、开关管S3的源极分别构成开关控制模块的第一输出端和第二输出端。所述谐振模块包括：谐振电容C3和谐振电感L3，谐振电容C3的一端连接至开关控制模块的第一输出端，谐振电容C3的另一端通过谐振电感L3连接至负载的一端，负载的另一端连接至开关控制模块的第二输出端。根据本专利技术提供的带Z源网络的谐振系统的升压不对称控制方法，应用上述的带Z源网络的谐振系统的升压不对称控制电路；当开关管S1和开关本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种带Z源网络的谐振系统的升压不对称控制电路，其特征在于，包括：电源模块、Z源网络模块、开关控制模块以及谐振模块；所述电源模块通过Z源网络模块与开关控制模块的一端相连，开关控制模块的另一端通过谐振模块连接至负载。

【技术特征摘要】
1.一种带Z源网络的谐振系统的升压不对称控制电路，其特征在于，包括：电源模块、Z源网络模块、开关控制模块以及谐振模块；所述电源模块通过Z源网络模块与开关控制模块的一端相连，开关控制模块的另一端通过谐振模块连接至负载。2.根据权利要求1所述的带Z源网络的谐振系统的升压不对称控制电路，其特征在于，所述电源模块包括：电压源V0、功率二极管D1，电压源V0正极连接至功率二极管D1的正极，所述功率二极管D1的负极、电压源V0的负极分别构成电源模块的第一输出端、第二输出端。3.根据权利要求1所述的带Z源网络的谐振系统的升压不对称控制电路，其特征在于，所述Z源网络模块包括：电解电容C1、电解电容C2、电感L1、电感L2，电解电容C1的正极连接至电感L1的一端，电感L1的另一端连接至电解电容C2的正极，电解电容C2的负极连接至电感L2的一端，电解电容C1的负极连接至电感L2的另一端；其中：电解电容C1的正极、电感L2的一端分别构成Z源网络模块的第一输入端和第二输入端，所述Z源网络模块的第一输入端和第二输入端分别与电源模块的第一输出端、第二输出端相连；电解电容C2的正极、电感L2的另一端分别构成Z源网络模块的第一输出端、第二输出端。4.根据权利要求1所述的带Z源网络的谐振系统的升压不对称控制电路，其特征在于，所述开关控制模块包括：开关管S1、开关管S2、开关管S3、开关管S4，开关管S1的源极与S2的漏极相连，开关管S3的源极与S4的漏极相连，开关管S1的漏极与开关管S3的漏...

【专利技术属性】
技术研发人员：王天风，刘鑫，邢凯鹏，唐厚君，杨喜军，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：上海;31