微功耗清洁能源存贮系统

6%。当宝塔波的阶数N=16，或大于某个正整数时，宝塔波已经趋近正弦波，根本用不着进行电压切割。当阶数N在1和某个正整数之间时，切割下来的面积S0所代表的功率比较可观，必须通过功率变换，或反馈，或输出，提高整机效率。

图17是电压切割电路[2][4]，功率MOS管Q5、Q6和磁芯变压器TX1组成了主电路，100kHz的方波驱动信号V1、V5分别加在Q5、Q6的栅极，V2是输入正弦波电压Vi，Vi为幅值360V的正弦波电压，负载R6接在Q6的源极。

输入电压的正半周，当驱动方波电压V5为高电平时，Q6饱和导通，输入电压Vi通过Q5的体内二极管和Q6的漏源极，加在负载电阻R5和变压器TX1的原边;在输入电压的负半周，当驱动方波电压V1为高电平时，Q5饱和导通，输入电压Vi通过Q6的体内二极管和Q5的漏源极，加在负载电阻R5和变压器TX1的原边。适当选择变压器原边的电感量和驱动信号V1、V5的脉宽，可便负载电阻R5上的电压为输出额定值。

变压器TX1的附边接有由Q1-Q4组成的动态整流电路[1]，可将TX1付边产生的包络为正弦波的双边带方波电压Vs整流为正弦波电压，适当选择TX1的变比和驱动信号V1、V5的脉宽，可使得动态整流电路输出的正弦波电压(由Q3、Q4的源极取出)为额定输出电压，此电压与输入电压同频、同相、同步，与电阻R5产生的额定电压同频、同相，同幅，共同形成输出电压Vo。由于整机不采用铁芯，并不利用磁饱和现象稳定交流电压，因而不会产生正弦波波形失真，有关动态整流的论述请参考文献[2]。

图17右边是切割电路各点电压的仿真波形，最外层是幅值360V的输入电压Vi，下面是电阻R5上被切去头部后的输入电压和TX1付边产生的动态整流电压共同形成的输出电压Vo，最里层是变压器原边产生的包络为正弦波的双边带方波电压Vp，付边电压Vs由TX1的变比决定，是Vp的n倍。

图17 电压切割电路

8 微功耗清洁能源存贮系统实际电路

图18是微功耗清洁能源存贮系统实际电路，其中充电恒流、恒压电源由Q3、Q8等组成的正负整流升压器完成，蓄电池充电部份由Q1、Q2和Q19、Q20等组成无损充电机完成，逆变部份由Q12、Q13、Q14、Q16、Q17、Q18等组成的三相微分逆变器完成。

图18 微功耗清洁能源存贮系统实际电路

单相交流电压V4以倍压整流方式进入A、B两点，正负对称整流升压器完成正负直流电压的升压、稳定、恒流、恒压，输入直流电压的稳定和升压，前已详述。恒流功能是检测电阻R11上的直流电压完成的，根据输入正负对称直流电压的高低，选择最佳充电电池的个数N。选择的原则，是使得N个蓄电池的端电压等于或高于输入直流电压，这样整流升压器可以根据电阻R11上的直流电压调整充电流电流达恒定值，如果N个蓄电池的端电压低于输入直流电压，则充电电流将会失去控制。恒压功能是检测C、D两点的直流电压完成的，根据各种蓄电池不同的端电压，确定恒流转恒压、恒压充电的转折点，根据输入正负对称直流电压的高低，选择最佳充电电池的个数N，选择的原则与上述恒流的情况相同。

图18所示输入电压是单相倍压整流电路，正负对称310V，如果是正负对称直流电压，直接接入A、B两点，如果是三相交流电压，以双半波整流方式接入A、B两点。

整流升压电路产生的恒流、恒压电源直接进入由Q1、Q2和Q19、Q20组成的无损充电部份，由Q12、Q13、Q14、Q16、Q17、Q18等组成的三相微分逆变器从E、F两点获得电池正负对称直流电压，这里宝塔波产生电路和电压切割电路省略，无损充电、逆变原理已于前述。

9 结语

采用PWM脉宽调制、以磁芯变压器或电感传递功率、对电网产生强烈污染为其主特征的一切功率变换器，统称为传统功率变换器，与传统功率变换器相对应的是微功耗功率变换器，或称绿色功率变换器，微功耗功率变换器采用的是微功耗电力电子变换技术。

微功耗电力电子变换技术，把与输入总功率有固定比例的损耗降至最低，只要把输入功率中极小部份进行功率变换，就可以得到全部输出功率，即输入功率中极大部份既不必进行实际的功率变换，也不必通过磁芯变压器或电感传递，直接到达输出端，成为输出功率，器件都工作在工频，不产生EMI干扰，因此功耗极小而寿命极长。这里的所有功率损耗，只与极小部份的输入功率有关，而与输入总功率无关，例如功率器件的饱和、截止的静态损耗、高频开关过程的动态损耗、磁芯变压器或电感的传递损耗等等，都只与极小部份输入功率有关，绝大部份输入功率直接到达输出端，成为输出功率。

参考文献

[1] 周志敏. 周纪海. 纪爱华. 开关电源功率因数校正电路设计与应用. 人民邮电出版社. 2004年11月.

[2] 李嘉明. 郁百超. 锂离子动力