[发明专利]一种Boost型交交直接变换器拓扑

权利要求书

1.一种Boost型交交直接变换器拓扑，其特征在于，包括：用于对输入电压进行升压的升压电感，用于根据控制指令使所述Boost型交交直接变换器拓扑工作在前级升压模态、交流正半周升压输出模态、交流负半周升压输出模态和充电模态其中之一的桥式电路，所述升压电感与所述桥式电路串联；

所述桥式电路包括相互对称的上、下半桥，所述上半桥包括n个升压模块、第一、第二双向开关，每个所述升压模块设有端口A和端口B，所述n个升压模块之间串联，后一个升压模块的端口A与前一个升压模块的端口B连接，第一升压模块的端口A与第一双向开关连接，第n升压模块的端口B与第二双向开关连接，所述第一双向开关与所述第二双向开关之间引出节点，所述节点与所述升压电感连接，n个升压模块标号为：升压模块1、…、n-1、n；

下半桥包括n个升压模块、第三双向开关和第四双向开关，其中，每个所述升压模块设有端口A和端口B，n个升压模块标号为：升压模块n+1、…、2n-1、2n，升压模块n+1、…、2n-1、2n以端口A连接端口B的方式串联，后一个升压模块的端口A与前一个升压模块的端口B连接，升压模块n+1的端口B分别与第二双向开关、第三双向开关连接，所述升压模块2n与所述第四双向开关连接；

在所述第一双向开关与所述第二双向开关之间引出第一节点，在所述第三双向开关与所述第四双向开关之间引出第二节点，交流电源的一端通过升压电感与所述第一节点连接，所述交流电源的另一端与所述第二节点连接；负载的一端与升压模块1的端口A连接，所述负载的另一端与升压模块2n的端口A连接；

所述升压模块包括储能电容、第一、第二、第三功率开关管、第一二极管、第二二极管，所述第一功率开关管的集电极分别与所述第二功率开关管的集电极、第二二极管的负极、储能电容的正极连接，所述第一功率开关管的发射极与所述第三功率开关管的集电极连接， 所述第二功率开关管的发射极分别与所述第二二极管的正极、第一二极管的负极连接，所述第三功率开关管的发射极分别与所述第一二极管的正极、储能电容的负极连接，所述端口B位于所述第一功率开关管的发射极与所述第三功率开关管的集电极之间，所述端口A位于所述第二功率开关管的发射极与所述第一二极管的负极之间；

当Boost型交交直接变换器拓扑工作在前级升压模态时：电流从交流电源出发，流经升压电感、第二双向开关、第三双向开关，最后流向交流电源；该工作模态用于将交流电源的电能转化为升压电感储存的能量；

当Boost型交交直接变换器拓扑工作在交流正半周升压输出模态时：此时交流电源在正半周输出电流，所述电流从交流电源出发，流经升压电感、第二双向开关、升压模块n、n-1、…、1、负载、第四双向开关，最后流向交流电源构成回路；此时输出的电压为输入电压、升压模块n、n-1、…、1的电压之和，从而实现对输入电压的正半周的升压功能；

当Boost型交交直接变换器拓扑工作在交流负半周升压输出模态时：此时交流电源在负半周输出电流，电流从交流电源出发，流经升压电感、第一双向开关、负载、升压模块2n、2n-1…、n、第三双向开关，最后流向交流电源构成回路；此时输出的电压为输入电压、升压模块2n、2n-1…、n的电压之和，从而实现对输入电压负半周的升压功能；

当Boost型交交直接变换器拓扑工作在充电模态时：此时电流从交流电源出发，流经升压电感、第一双向开关、负载、第四双向开关，最后流向交流电源构成回路；同时，此模态对升压模块进行充电，当输入电压为正时，上半桥的升压模块进行充电，当输入电压为负时，下半桥的升压模块进行充电。