一種使用低電壓開關應力升壓電路的制冷系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及穩定工作環境的制冷系統，具體說是一種使用低電壓開關應力的升壓電路的制冷系統。
【背景技術】
[0002]目前移動式制冷系統由太陽能等新能源提供動力越發普遍，但由于在太陽能發電系統或者燃料電池系統中，由于單塊太陽能電池或者單個燃料電池提供的都是電壓較低的直流電，不能滿足現有用電設備的用電需求，也不能滿足并網的要求，因此需要把低電壓直流電轉換為實際需要的高壓直流電。因而高增益、性能穩定的升壓變換器成為一個研宄熱點，該研宄對推動光伏、燃料電池產業的發展具有很大的意義。
[0003]最基本的升壓變換器是單管Boost變換器，然而這種變換器的升壓范圍十分有限，很難滿足高增益的變換要求，且開關管電壓應力為輸出電壓。
[0004]目前，改進現有的升壓變換器主要有以下幾種:
[0005]第一種是利用變壓器，在原有的直流-直流變換器中間加入一個高頻的變壓器，通過改變變壓器變比實現高增益升壓的目的。此時，電能的轉化過程實際上由原來的直流-直流，變為直流-交流-交流-直流，整個系統的能量轉換效率降低。
[0006]第二種是利用耦合電感，但耦合電感結構復雜，不利于工業加工，難以保證電路的一致性，并且會引起開關器件電壓應力過高，帶來電磁干擾等影響，導致變換器工作損耗較大。
[0007]第三種是加入級聯升壓單元，單元數越多，電壓增益越大，但電路元件數越多，結構越復雜。
[0008]第五種是交錯并聯直流-直流變換器，其包括兩個電感，兩個續流二極管，兩個功率開關管，第一功率開關管的漏極與第一二極管的陽極及第一電感的一端相連，第二功率開關管的漏極與第二二極管的陽極及第二電感的一端相連，第一電感的另一端與第二電感的另一端相連。這種升壓型交錯并聯直流-直流變換器輸出電壓增益較小，功率開關管的電壓應力較大，功率開關管為硬開關工作，開關損耗較大，續流二極管的反向恢復電流較大，反向恢復損耗較大。
[0009]第六種是軟開關電路，因此，近年來，研宄學者相繼研宄了一些軟開關電路，主要有兩類:一類是通過附加有源功率開關和無源電感、電容等器件實現功率開關管的軟開關；另一類是通過附加二極管和無源電感、電容等器件實現功率開關管的軟開關，如附圖1所示。這兩類方法的雖然可以實現功率開關管的軟開關，但是外加電路復雜，而且不能降低功率開關管的電壓應力。
[0010]還有一種由電容、二極管、三極管構成的直流升壓矩陣電路，如附圖2所示，即輸出電源與矩陣的連接只在第一行電容的一端和最后一行電容的一端，輸入電源與矩陣只在第一列電容的一端和最后一列電容的一端通過三極管連接，同一行相鄰2列的電容由2只同向二極管并聯且相鄰2行的二極管為共用二極管，同一列的各個電容同向串聯且在最后一行電容的一端連接有2只二極管，通過適當的控制方法是能讓同一行的每只電容形成充電回路的2只三極管同時導通，且接于第一列電容的三極管和最后一列電容的三極管對應導通使得各行電容是輪流充電的。但這種升壓電路所需的開關、電容、二極管等元件太多，導致電路結構復雜、成本太高。
【發明內容】
[0011]本發明所要解決的技術問題，是針對前述【背景技術】中的缺陷和不足，提供一種使用低電壓開關應力的升壓電路控制的制冷系統，其損耗低，功率密度高。
[0012]本發明的一種使用低電壓開關應力升壓電路的制冷系統，該制冷系統包括控制機構和制冷回路，所述制冷回路包括順次相連的壓縮機、冷凝管、干燥過濾器、毛細管和蒸發器；該制冷系統的控制機構包括電機和升壓電路，所述電機與制冷系統的壓縮機相連，所述電機用于控制壓縮機進行工作，其包括升壓電路；其特征在于:
[0013]所述升壓電路包括輸入電源、開關元件S1、S2、二極管D1、D2、電感L、輸入電容Cl、中間電容C2和輸出電容Co。由于開關器件的特性，開關元件S1、S2分別具有寄生電容Cs1、C52O具體連接關系為:輸入電壓Vin的正極連接電感L的一端和輸入電容Cl的負端，電感L的另一端連接開關元件SI的集電極、二極管Dl的陽級，開關元件SI的發射極連接開關元件S2的集電極，開關元件S2的發射極連接輸入電壓Vin的負極，中間電容C2的一端連接二極管Dl的陰極，另一端連接開關元件SI的發射極，二極管D2的陽極連接二極管Dl的陰極，二極管D2的陰極連接輸入電容Cl的正端，輸出電容Co的一端連接二極管D2的陰極，輸出電容Co的另一端連接輸入電壓Vin的負極，并在其兩端產生輸出電壓Vout，開關元件S1、S2構成開關元件支路，二極管D1、D2構成二極管支路，開關元件支路和二極管支路在同一時刻不同時導通。
[0014]開關元件S可以為IGBT或者M0SFET，二極管為快恢復二極管或者肖特基二極管；
[0015]輸入電源為可充電蓄電池、燃料電池、光伏電池或超級電容或其他新能源電源等;
[0016]與現有技術相比，本發明的有益效果包括:
[0017]通過控制開關元件S1、S2的導通和關斷，實現升壓功能的同時可使開關元件S1、S2集電極和發射極之間的電壓降不超過輸出電壓的50 %，大大降低了其電壓應力，且相對于現有技術開關器件少，減小整體開關管的導通損耗和開關損耗，進一步減小了變換器的整體損耗，結構簡單，電路中無能量損耗元件，提高了變換器的工作效率，從而進一步保證制冷系統的工作效率，降低能耗。
【附圖說明】
[0018]圖1:現有交錯并聯直流-直流變換器電路結構圖；
[0019]圖2:現有的直流升壓矩陣電路結構圖；
[0020]圖3:本發明的具有低電壓開關應力的升壓電路的結構示意圖；
[0021]圖4:本發明的具有低電壓開關應力的升壓電路第一階段工作情況；
[0022]圖5:本發明的具有低電壓開關應力的升壓電路第二階段工作情況；
[0023]圖6:本發明的具有低電壓開關應力的升壓電路第三階段工作情況；
[0024]圖7:本發明的具有低電壓開關應力的升壓電路第四階段工作情況；
[0025]圖8:本發明的具有低電壓開關應力的升壓電路第五階段工作情況；
[0026]圖9:本發明的制冷回路連接方式。
【具體實施方式】
[0027]為使本發明的技術方案更加清楚，下面結合附圖及具體實施過程對本發明作進一步的詳細說明。
[0028]本發明提供的一種使用低電壓開關應力升壓電路的制冷系統，該制冷系統包括制冷回路和用于控制壓縮機進行工作的控制機構，所述制冷回路包括順次相連的壓縮機1、冷凝管2、干燥過濾器3、毛細管4和蒸發器5 ;該制冷系統的控制機構包括電機和升壓電路，所述電機與制冷系統的壓縮機相連，所述升壓電路為所述電機提供電能帶動壓縮機運轉。
[0029]由圖3可知，本發明的低電壓開關應力的升壓電路包括輸入電壓Vin、開關兀件S1、S2、二極管D1、D2、電感L、輸入電容Cl、中間電容C2和輸出電容Co。由于開關器件的特性，開關元件S1、S2分別具有寄生電容Cs1、Cs2。
[0030]結合附圖3對本發明的結構作詳細說明，具體連接關系為:輸入電壓Vin的正極連接電感L的一端和輸入電容Cl的負端，電感L的另一端連接開關元件SI的集電極、二極管Dl的陽級，開關元件SI的發射極連接開關元件S2的集電極，開關元件S2的發射極連接輸入電壓Vin的負極，中間電容C2的一端連接二極管Dl的陰極，另一端連接開關元件SI的發射極，二極管D2的陽極連接二極管Dl的陰極，二極管D2的陰極連接輸入電容Cl的正端，輸出電