兼容交直流微小电能输入的变换电路及控制方法与流程

本发明属于输变电设备在线监测节点供能，更具体地，本发明涉及一种兼容交直流微小电能输入具备冷启动功能的变换电路及控制方法。

背景技术：

1、特高压直流输电骨干网架以及组网的建设是实现能源发展转变战略，推动以清洁和绿色方式满足全球电力需求的重要基础。随着众多高压直流输电线路的相继投入运营，对高压直流换流站核心设备的安全可靠运行提出了更高的要求。换流阀是特高压直流换流站中的核心设备，价格昂贵，作用重要。换流阀设备一旦出现故障，不仅会导致直流输电的停运，严重情况下，可能会导致换流阀或阀厅的起火，从而引发重大的安全事故。针对这一挑战，可以采用嵌入式微型智能传感器对换流阀设备进行温度等物理量的在线监测。然而，由于换流阀是一个高电压大电流环境，在高电位取能为传感节点供电非常具有挑战性。若采用锂电池供电，锂电池安全性较差，存在爆炸风险，同时定期更换大量电池极大增加了换流阀设备的运维费用。如何安全可靠地解决传感器供电问题是实现对换流阀设备温度等物理量进行长期在线监测的关键。

2、现有技术文件(cn113630003a)公开了一种基于伪负载调节稳压的能量采集控制系统，该技术文件中的方案仅支持直流源输入，无法兼容交流源输入，且其设计采用离散电路设计，未实现芯片电路设计，难以满足小型化应用场景。

技术实现思路

1、本发明的第一方面提供了一种兼容交直流微小电能输入的变换电路，具体包括：

2、第一复合器件m1包括第一低阈值晶体管反并联一个二极管；第二复合器件m2包括第二低阈值晶体管反并联一个二极管；第三复合器件m3包括第三低阈值晶体管反并联一个二极管；第四复合器件m4包括第四低阈值晶体管反并联一个二极管；第五复合器件m5包括第五低阈值晶体管反并联一个二极管；第六复合器件m6包括第六低阈值晶体管反并联一个二极管；

3、第一复合器件m1中的二极管与能量存储电容器相连；

4、第一复合器件m1的输入端与第二复合器件m2的输入端相连；

5、第三复合器件m3、第四复合器件m4、第五复合器件m5和第六复合器件m6的输出端相连；

6、第三复合器件m3的输入端和第五复合器件m5的输入端与第一复合器件m1的输出端相连；第四复合器件m4的输入端和第六复合器件m6的输入端与第二复合器件m2的输出端相连。

7、本发明的第二方面提供了一种兼容交直流微小电能输入的变换电路控制方法，基于上述兼容交直流微小电能输入的变换电路，包括：

8、步骤1，采集环境中的能量并转换为电能传送给变换电路；

9、步骤2，通过mppt将最大功率点的电压传给误差放大器，与参考电压进行比较，计算误差并传给pwm模块，生成pwm信号控制变换电路工作；

10、步骤3，变换电路在输入电压未达到工作电压时，变换电路冷启动；直流电源输入时，对输入电压进行升压；交流电源输入时，若输入电压小于工作电压，对输入电压进行升压并整流，若输入电压高于工作电压，则将输入电压进行整流；

11、步骤4，线性稳压器将步骤3中变换器输出的电压与参考电压进行比较，调整内部元件，提供稳定直流电压vdc输出。

12、优选地，变换电路在直流电源输入时的运行过程具体为：

13、控制电路启动后，通过pwm控制信号将电路中第二低阈值晶体管、第三低阈值晶体管、第四低阈值晶体管和第六低阈值晶体管置于关断状态。

14、优选地，电路中仅第五低阈值晶体管处于可控开关状态，其中第一低阈值晶体管反并联的二极管始终处于工作模式，此时电路为典型直流升压电路。

15、优选地，变换电路在交流电源输入时的运行过程具体为：

16、控制电路启动后，通过pwm控制信号将电路中第五低阈值晶体管、第六低阈值晶体管置于可控开关状态，第一低阈值晶体管、第二低阈值晶体管、第三低阈值晶体管和第四低阈值晶体管不工作。

17、优选地，第一低阈值晶体管、第二低阈值晶体管、第三低阈值晶体管和第四低阈值晶体管各自反并联的二极管处于工作模式，形成整流电路。

18、优选地，当变换电路的输入电压低于工作电压时，第五低阈值晶体管和第六低阈值晶体管导通，与电感l以及交流源形成回路，为电感充电。

19、优选地，变换电路的交流输入电压小于工作电压时的电路工作过程具体为：

20、当电感能量达到一定值后，第五低阈值晶体管和第六低阈值晶体管关断，通过第一低阈值晶体管、第二低阈值晶体管、第三低阈值晶体管和第四低阈值晶体管各自反并联的二极管形成的整流回路，利用第五低阈值晶体管和第六低阈值晶体管对电感充电进行能量积累的设计实现了对输入电压进行升压。

21、优选地，变换电路交流输入电压高于工作电压时的电路工作过程具体为：

22、当变换电路的输入电压高于工作电压时，第五低阈值晶体管和第六低阈值晶体管停止工作，完全由第一低阈值晶体管、第二低阈值晶体管、第三低阈值晶体管和第四低阈值晶体管各自反并联的二极管构成整流电路接管工作，对输入电压进行整流。

23、优选地，pwm模块根据误差放大器的误差信号，调整输出的pwm控制信号，进而控制变换电路调整输出电压。

24、本发明的有益效果在于，与现有技术相比，本发明提出一种可以同时兼容交直流微小电能输入的电源管理接口电路，该电路可以作为整个电源管理集成电路(pmic)的一部分，从而可以实现用相同的pmic芯片在交流或直流等不同环境能量收集场景下应用，提高了芯片应用范围，有利于芯片大面积推广应用。

1.一种兼容交直流微小电能输入的变换电路，其特征在于，包括：

2.一种兼容交直流微小电能输入的变换电路控制方法，基于权利要求1所述的一种兼容交直流微小电能输入的变换电路，其特征在于，包括：

3.如权利要求2所述的一种兼容交直流微小电能输入的变换电路控制方法，其特征在于：

4.如权利要求3所述的一种兼容交直流微小电能输入的变换电路控制方法，其特征在于：

5.如权利要求2所述的一种兼容交直流微小电能输入的变换电路控制方法，其特征在于：

6.如权利要求5所述的一种兼容交直流微小电能输入的变换电路控制方法，其特征在于：

7.如权利要求5所述的一种兼容交直流微小电能输入的变换电路控制方法，其特征在于：

8.如权利要求7所述的一种兼容交直流微小电能输入的变换电路控制方法，其特征在于：

9.如权利要求5所述的一种兼容交直流微小电能输入的变换电路控制方法，其特征在于：

10.如权利要求2所述的一种兼容交直流微小电能输入的变换电路控制方法，其特征在于：