升降压切换电路、切换控制方法、升降压变换器及电器与流程

1.本技术属于升降压变换器技术领域，具体涉及一种升降压切换电路、切换控制方法、升降压变换器及电器。


背景技术：

2.升降压变换器可用来产生一恒定的输出电压。升降压变换器的输入电压可高于、低于或等于输出电压，升降压变换器可工作于降压模式、升压模式及/或升降压模式。当输入电压高于输出电压时，升降压变换器被认为处于降压模式。当输入电压低于输出电压时，升降压变换器被认为处于升压模式。传统电器控制器使用升压电路来提高功率因数，进而满足谐波要求；低功率下通过降压电路满足降压需求，因此，需要升压电路和降压电路进行切换。相关技术中的可切换的升降压电路拓扑结构，通过继电器完成升降压电路切换，其优点为升降压电路中功率开关管电压应力小，可低成本实现，但在切换过程中电流过冲继电器触点会产生拉弧问题，影响电器正常使用。


技术实现要素：

3.为至少在一定程度上克服传统升降压切换电路在切换过程中电流过冲继电器触点会产生拉弧的问题，本技术提供一种升降压切换电路、切换控制方法、升降压变换器及电器。
4.第一方面，本技术提供一种升降压切换电路，包括：
5.升压电路、降压电路、切换开关、升压采样电路和降压采样电路；
6.所述升压采样电路包括第一电容、第一升压分压元件和第二升压分压元件，所述第一升压分压元件与所述第二升压分压元件串联后与所述第一电容并联；
7.所述降压采样电路包括第二电容、第一降压分压元件和第二降压分压元件，所述第一降压分压元件与所述第二降压分压元件串联后与所述第二电容并联；
8.所述升压电路包括升压开关管和升压电感，所述升压开关管的栅极连接第一升压分压元件与所述第二升压分压元件之间的连接点，所述升压电感与所述第一电容串联；
9.所述降压电路包括降压开关管和降压电感，所述降压开关管的栅极连接所述升压电感；所述降压开关管的漏极连接第一降压分压元件与所述第二降压分压元件之间的连接点，所述降压电感与所述第二电容串联；
10.所述第一电容两端电压为升压后电压，所述升压开关管的通断时间占空比用于调节所述升压后电压大小；
11.所述第二电容两端电压为降压后电压，所述降压开关管的通断时间占空比用于调节所述降压后电压；
12.所述切换开关一端与所述升压电感连接，另一端与所述降压电感连接，用于控制所述升压电路与降压电路之间的切换。
13.进一步的，所述升压采样还包括：
14.第一续流二极管，所述第一续流二极管串联在所述升压电感与所述降压开关管的栅极之间，在电路中电流消失时，所述第一续流二极管和所述升压电感构成的回路吸收所述升压电感产生的感应电动势。
15.进一步的，所述降压采样还包括：
16.第二续流二极管，所述第二续流二极管与所述降压电感连接，在电路中电流消失时，所述第二续流二极管和所述降压电感构成的回路吸收所述降压电感产生的感应电动势。
17.进一步的，还包括：
18.滤波电路，所述滤波电路用于对输入交流电源进行滤波处理。
19.进一步的，还包括：
20.整流电路，所述整流电路用于对滤波处理后交流电源进行整流，输出直流电压。
21.第二方面，本技术提供一种升降压切换控制方法，适用于如第一方面所述的升降压切换电路，包括：
22.获取第一升压分压元件与第二升压分压元件之间的连接点对应的第一电压值，和，第一降压分压元件与第二降压分压元件之间的连接点对应的第二电压值；
23.根据所述第一电压值和所述第二电压值控制升压开关管的通断时间占空比，和/或，降压开关管的通断时间占空比，以使切换开关执行升压电路与降压电路的切换动作前后对应的电流变化值小于预设的产生电弧阈值。
24.进一步的，在降压电路切换至升压电路时，包括：
25.增加降压开关管的通断时间占空比，使第二电压值逐步升高；
26.在所述第一电压值与第二电压值的差值小于预设电压差阈值时，控制降压开关管导通；
27.在所述第一电压值与第二电压值相等时，控制切换开关吸合；
28.在切换开关吸合后，控制降压开关管断开。
29.进一步的，控制降压开关管断开后，还包括：
30.控制升压开关管的通断时间占空比，以输出目标电压。
31.进一步的，在升压电路切换至降压电路时，包括：
32.控制降压开关管导通；
33.在降压开关管的导通时间满足开关管动作时间要求后，控制切换开关断开。
34.进一步的，在切换开关的断开时间满足切换开关动作时间要求后，还包括：
35.控制降压开关管的通断时间占空比，以输出目标电压。
36.第三方面，本技术提供一种升降压变换器，包括：
37.如第一方面所述的升降压切换电路。
38.第四方面，本技术提供一种电器，包括：
39.如第三方面所述的升降压变换器。
40.本技术的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
41.本发明实施例提供的升降压切换电路、切换控制方法、升降压变换器及电器，升降压切换电路包括升压电路、降压电路、切换开关、升压采样电路和降压采样电路；升压采样电路包括第一电容、第一升压分压元件和第二升压分压元件，第一升压分压元件与所述第
二升压分压元件串联后与所述第一电容并联；降压采样电路包括第二电容、第一降压分压元件和第二降压分压元件，第一降压分压元件与第二降压分压元件串联后与第二电容并联；升压电路包括升压开关管和升压电感，升压开关管的栅极连接第一升压分压元件与第二升压分压元件之间的连接点，升压电感与第一电容串联；降压电路包括降压开关管和降压电感，降压开关管的栅极连接升压电感；降压开关管的漏极连接第一降压分压元件与第二降压分压元件之间的连接点，降压电感与第二电容串联；第一电容两端电压为升压后电压，升压开关管的通断时间占空比用于调节升压后电压大小；第二电容两端电压为降压后电压，降压开关管的通断时间占空比用于调节降压后电压；切换开关一端与升压电感连接，另一端与降压电感连接，用于控制升压电路与降压电路之间的切换，通过调节升压开关管的通断时间占空比和降压开关管的通断时间占空比，可以使在切换开关执行开关动作前后，切换开关触点上电压变化值小于预设的产生电弧阈值，可以防止在升降压切换时电流过冲，切换开关产生拉弧现象，从而实现保护升降压变换器，保证电器正常使用。
42.应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本技术。
附图说明
43.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本技术的实施例，并与说明书一起用于解释本技术的原理。
44.图1为本技术一个实施例提供的一种升降压切换电路的电路图。
45.图2为本技术一个实施例提供的一种升降压切换控制方法的流程图。
46.图3为本技术一个实施例提供的另一种升降压切换控制方法的流程图。
47.图4为本技术一个实施例提供的再一种升降压切换控制方法的流程图。
具体实施方式
48.为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本技术的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本技术所保护的范围。
49.图1为本技术一个实施例提供的升降压切换电路的功能结构图，如图1所示，该升降压切换电路，包括：
50.升压电路、降压电路、切换开关111、升压采样电路和降压采样电路；
51.升压采样电路包括第一电容101、第一升压分压元件102和第二升压分压元件103，第一升压分压元件101与第二升压分压元件102串联后与第一电容101并联；
52.第一升压分压元件101与第二升压分压元件102例如为电感元件；
53.降压采样电路包括第二电容104、第一降压分压元件105和第二降压分压元件106，第一降压分压元件105与第二降压分压元件106串联后与第二电容104并联；
54.第一降压分压元件105与第二降压分压元件106例如为电感元件；
55.升压电路包括升压开关管107和升压电感108，升压开关管107的栅极连接第一升压分压元件102与第二升压分压元件103之间的连接点，升压电感108与第一电容101串联；
56.升压电路通过升压开关管107和升压电感108完成升压操作，以使输出电压为预设目标电压值；
57.降压电路包括降压开关管109和降压电感110，降压开关管109的栅极连接升压电感108；降压开关管109的漏极连接第一降压分压元件105与第二降压分压元件106之间的连接点，降压电感110输出端与第二电容104串联；
58.降压电路通过降压开关管109和降压电感110完成降压操作，以使输出电压为预设目标电压值；
59.第一电容101两端电压为升压后电压，升压开关管107的通断时间占空比用于调节升压后电压大小；
60.第二电容104两端电压为降压后电压，降压开关管109的通断时间占空比用于调节降压后电压；
61.切换开关111一端与升压电感108连接，另一端与降压电感110连接，用于控制升压电路与降压电路之间的切换。
62.如图1所示，升压采样还包括：
63.第一续流二极管112，第一续流二极管112串联在升压电感108与降压开关管109的栅极之间，在电路中电流消失时，第一续流二极管112和升压电感108构成的回路吸收升压电感108产生的感应电动势。
64.通过第一续流二极管112在电路中电流消失时进行续流以保护电路中其他元件。
65.降压采样还包括：
66.第二续流二极管113，第二续流二极管113与降压电感110连接，在电路中电流消失时，第二续流二极管113和降压电感110构成的回路吸收降压电感110产生的感应电动势。
67.通过第二续流二极管113在电路中电流消失时进行续流以保护电路中其他元件。
68.本实施例中，该升降压切换电路还包括：
69.滤波电路114，滤波电路114用于对输入交流电源进行滤波处理。
70.通过滤波电路114可以实现对输入电源的滤波处理，只保留需要的电源信号，为后续升降压处理提供基础。
71.整流电路115，整流电路115用于对滤波处理后交流电源进行整流，输出直流电压。
72.通过整流电路115可以得到用户需要的直流电压，为后续升降压处理提供基础。
73.传统的升降压切换电路，通过继电器完成升降压电路切换，但在切换前后由于升压电路中的电流与降压电流中的电流相差较大，会导致电路切换时电流过冲，继电器触点会产生拉弧问题，影响电器正常使用。
74.本实施例中，升降压切换电路包括升压电路、降压电路、切换开关、升压采样电路和降压采样电路；升压采样电路包括第一电容、第一升压分压元件和第二升压分压元件，第一升压分压元件与所述第二升压分压元件串联后与所述第一电容并联；降压采样电路包括第二电容、第一降压分压元件和第二降压分压元件，第一降压分压元件与第二降压分压元件串联后与第二电容并联；升压电路包括升压开关管和升压电感，升压开关管的栅极连接第一升压分压元件与第二升压分压元件之间的连接点，升压电感与第一电容串联；降压电路包括降压开关管和降压电感，降压开关管的栅极连接升压电感；降压开关管的漏极连接第一降压分压元件与第二降压分压元件之间的连接点，降压电感与第二电容串联；第一电
容两端电压为升压后电压，升压开关管的通断时间占空比用于调节升压后电压大小；第二电容两端电压为降压后电压，降压开关管的通断时间占空比用于调节降压后电压；切换开关一端与降压电感连接，另一端与降压电感连接，用于控制升压电路与降压电路之间的切换，通过调节升压开关管的通断时间占空比和降压开关管的通断时间占空比，可以使在切换开关执行开关动作前后，切换开关触点上电压变化值小于预设的产生电弧阈值，可以防止在升降压切换时电流过冲，切换开关产生拉弧现象。
75.图2为本技术一个实施例提供的升降压切换控制方法的流程图，如图2所示，适用于上述实施例所述的升降压切换电路，该升降压切换控制方法包括：
76.s21：获取第一升压分压元件与第二升压分压元件之间的连接点对应的第一电压值，和，第一降压分压元件与第二降压分压元件之间的连接点对应的第二电压值；
77.s22：根据第一电压值和第二电压值控制升压开关管的通断时间占空比，和/或，降压开关管的通断时间占空比，以使切换开关执行升压电路与降压电路的切换动作前后对应的电流变化值小于预设的产生电弧阈值。
78.预设的产生电弧阈值例如为1a，本实施例中，升降压切换控制方法在切换过程中可控制切换电流在1a以内，从而可以避免电流过冲，产生电弧。
79.在降压电路切换至升压电路时，如图3所示，该升降压切换控制方法包括：
80.s31：增加降压开关管的通断时间占空比，使第二电压值逐步升高；
81.s32：在第一电压值与第二电压值的差值是否小于预设电压差阈值时，控制降压开关管导通；
82.s33：在第一电压值与第二电压值相等时，控制切换开关吸合；
83.s34：在切换开关吸合后，控制降压开关管断开。
84.s35：控制升压开关管的通断时间占空比，以输出目标电压。
85.在降压电路切换至升压电路前先将电路中的电压升高，可以保证切换开关吸合前后，切换开关触点上的电压稳定，避免产生电弧。
86.在升压电路切换至降压电路时，如图4所示，包括：
87.s41：控制降压开关管导通；
88.s42：在降压开关管的导通时间满足开关管动作时间要求后，控制切换开关断开。
89.一些实施例中，开关管动作时间要求范围为0.1s-0.5s。
90.s43：在切换开关的断开时间满足切换开关动作时间要求后，控制降压开关管的通断时间占空比，以输出目标电压。
91.一些实施例中，切换开关动作时间要求范围为0.5s-1s。
92.在升压电路切换至降压电路前先控制降压开关管导通，提升降压电路中的第二电压值，在第一电压值和第二电压值相等时，控制切换开关动作，可以保证切换开关吸合前后，切换开关触点上的电压稳定，避免产生电弧。
93.一些实施例中，电器的压缩机低频运行，输入功率p1(p1建议范围为1000w-2000w)低于预设值a时，升压开关管不动作，第一电容上电压为市电整流后电压。同时通过控制降压开关管的通断时间占空比，实现降压输出，第二电容上电压为降压后电压。
94.压缩机高频运行时，输入功率p1高于预设值a(预设值可根据实际应用调整)时，切换为升压电路，由于此时第一升压分压元件与第二升压分压元件之间的连接点对应的第一
电压值vp1与第一降压分压元件与第二降压分压元件之间的连接点对应的第二电压值vp2压差较大，且vp1与vp2阻抗间很小，机组处于运行状态，直接断开继电器会导致继电器触点出现拉弧现象，继电器断开时，由于母线电容的供电回路被切断，且后端负载持续消耗电能，电容上的母线电压vp2会被迅速拉低，易导致控制不稳定。
95.本实施例中，根据切换模式及母线电压情况，控制开关管和切换开关的时序，可以防止在升降压切换时电流过冲，切换开关产生拉弧现象。
96.本技术一个实施例提供一种升降压变换器，包括：如上述实施例所述的升降压切换电路。
97.本技术一个实施例提供一种电器，包括：如上述实施例所述的升降压变换器。
98.通过根据第一电压值和第二电压值控制升压开关管的通断时间占空比，和/或，降压开关管的通断时间占空比，以使切换开关执行升压电路与降压电路的切换动作前后对应的电流变化值小于预设的产生电弧阈值，可以防止在升降压切换时电流过冲，切换开关产生拉弧现象，从而实现保护升降压变换器，保证电器正常使用。
99.可以理解的是，上述各实施例中相同或相似部分可以相互参考，在一些实施例中未详细说明的内容可以参见其他实施例中相同或相似的内容。
100.需要说明的是，在本技术的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本技术的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指至少两个。
101.流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本技术的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本技术的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
102.应当理解，本技术的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(pga)，现场可编程门阵列(fpga)等。
103.本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
104.此外，在本技术各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
105.上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
106.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示
例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本技术的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
107.尽管上面已经示出和描述了本技术的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本技术的限制，本领域的普通技术人员在本技术的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
108.需要说明的是，本发明不局限于上述最佳实施方式，本领域技术人员在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本技术相同或相近似的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。