不间断电源、DC-DC变换器及其控制方法和控制装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种不间断电源、DC‑DC变换器及其控制方法和控制装置。所述DC‑DC变换器包括：串联的正直流母线电容和负直流母线电容；在可充电电池的正极和负极之间串联的第一开关管和第二开关管；以及双向可控开关装置，其一端连接至所述第一开关管和第二开关管连接形成的节点，其另一端连接至所述正直流母线电容和负直流母线电容连接形成的节点。本发明专利技术的DC‑DC变换器的成本低、体积小、功率密度大。

【技术实现步骤摘要】
不间断电源、DC-DC变换器及其控制方法和控制装置
本专利技术涉及变换器，具体涉及一种不间断电源、DC-DC变换器及其控制方法和控制装置。
技术介绍
DC-DC变换器是一种应用于不间断电源中的电气装置。DC-DC变换器的输入端连接至可充电电池，其输出端连接至不间断电源中的正、负直流母线上。当市电出现故障时，DC-DC变换器将可充电电池中的直流电升压后输出至正、负直流母线上。图1是现有技术的双向DC-DC变换器的电路图。如图1所示，双向DC-DC变换器1包括电感L11和电感L12，在正直流母线11和负直流母线12之间依次连接的具有反向并联二极管的绝缘栅双极型晶体管T11、T12、T13、T14，以及在正直流母线11和负直流母线12之间串联的正直流母线电容C11和负直流母线电容C12。可充电电池13与滤波电容Cf并联，其正极通过电感L11连接至绝缘栅双极型晶体管T11、T12相连接形成的节点N11，其负极通过电感L12连接至绝缘栅双极型晶体管T13、T14相连接形成的节点N12。绝缘栅双极型晶体管T12、T13相连接形成的节点N13与正直流母线电容C11和负直流母线电容C12相连接形成的节点N14相连接且连接至电压参考点。在不间断电源的实际应用中，常常需要将多个双向DC-DC变换器并联连接。图2是两个图1所示的双向DC-DC变换器并联的电路图，其中相同或者类似的部件其标号也相互对应。如图2所示，双向DC-DC变换器1中的滤波电容Cf两端和双向DC-DC变换器1’中的滤波电容Cf’两端都连接至可充电电池13，双向DC-DC变换器1的节点N14与双向DC-DC变换器1’的节点N14’相连接。在升压模式(即电池放电)中，控制绝缘栅双极型晶体管T11、T14断开，绝缘栅双极型晶体管T12、T13导通，且控制绝缘栅双极型晶体管T11’、T14’断开，绝缘栅双极型晶体管T12’、T13’导通，此时至少形成了如下两个导电路径(参见图2中的虚线单箭头所示)：1)可充电电池13的正极依次经电感L11、节点N11、绝缘栅双极型晶体管T12、节点N13、绝缘栅双极型晶体管T13、节点N12、电感L12到可充电电池13的负极；2)可充电电池13的正极依次经电感L11’、节点N11’、绝缘栅双极型晶体管T12’、节点N13’、绝缘栅双极型晶体管T13’、节点N12’、电感L12’到可充电电池13的负极。由于双向DC-DC变换器中实际选用的电感L11、L12、L11’和L12’的电感值等参数并不会完全相同，因此将导致节点N13和节点N13’的电压不等。例如当节点N13的电压高于节点N13’的电压时，此时电流还将从节点N13、节点N14流到节点N14’、节点N13’(参见图2中的虚线双箭头所示)。由此导致双向DC-DC变换器1和双向DC-DC变换器1’之间存在环流回路。该环流回路将导致双向DC-DC变换器1和双向DC-DC变换器1’的带负载能力不同，甚至可能导致双向DC-DC变换器损坏。图3是现有技术的另一个双向DC-DC变换器的电路图。其与图1基本相同，区别在于，可充电电池的中间连接点N1、滤波电容Cf1和滤波电容Cf2相连接形成的节点N2、绝缘栅双极型晶体管T2和绝缘栅双极型晶体管T3连接形成的节点N3、正直流母线电容Cp和负直流母线电容Cn连接形成的节点N4相连接。该双向DC-DC变换器中的可充电电池必须选用偶数节电池或电池组，限制了其应用范围。另外，将可充电电池的中间连接点引出来增加了线材和配线复杂性，且增加了成本。
技术实现思路
针对现有技术存在的上述技术问题，本专利技术提供了一种DC-DC变换器，包括：串联的正直流母线电容和负直流母线电容；在可充电电池的正极和负极之间串联的第一开关管和第二开关管；以及双向可控开关装置，其一端连接至所述第一开关管和第二开关管连接形成的节点，其另一端连接至所述正直流母线电容和负直流母线电容连接形成的节点。优选的，所述DC-DC变换器包括：连接在所述第一开关管和正直流母线电容之间的第一二极管；连接在所述第二开关管和负直流母线电容之间的第二二极管；连接在所述第一开关管和可充电电池的正极之间的第一电感；以及连接在所述第二开关管和可充电电池的负极之间的第二电感。优选的，所述DC-DC变换器还包括：与所述第一二极管和第二二极管分别反向并联的第三开关管和第四开关管，以及与所述第一开关管和第二开关管分别反向并联的第三二极管和第四二极管。优选的，所述双向可控开关装置包括反向串联的第五开关管和第六开关管，以及分别与第五开关管和第六开关管反向并联的二极管。优选的，所述双向可控开关装置为逆导型绝缘栅双极型晶体管。优选的，所述第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管的额定电压为所述正直流母线电容和负直流母线电容的电压之和的一半。优选的，所述第一电感和第二电感正向耦合形成耦合电感。优选的，所述DC-DC变换器包括与所述可充电电池并联的滤波电容。本专利技术提供了一种用于上述DC-DC变换器的控制方法，给所述第一开关管和第二开关管提供相同的脉宽调制信号控制其交替导通和断开，控制所述双向可控开关装置交替导通和断开，其中控制所述双向可控开关装置在所述第一开关管和第二开关管断开前的第一预定时间内从断开切换为导通，且在所述第一开关管和第二开关管导通后的第二预定时间内从导通切换为断开。本专利技术提供了一种用于上述DC-DC变换器的控制方法，控制第三开关管和第四开关管断开，给所述第一开关管和第二开关管提供相同的脉宽调制信号控制其交替导通和断开，控制所述双向可控开关装置交替导通和断开，其中控制所述双向可控开关装置在所述第一开关管和第二开关管断开前的第一预定时间内从断开切换为导通，且在所述第一开关管和第二开关管导通后的第二预定时间内从导通切换为断开。本专利技术提供了一种用于上述DC-DC变换器的控制方法，给所述第三开关管和第四开关管提供相同的脉宽调制信号控制其交替导通和断开，控制所述第一开关管和第二开关管断开，控制所述双向可控开关装置导通。本专利技术提供了一种用于上述的控制方法的控制装置，包括存储器和处理器，所述存储器存储了被所述处理器执行的计算机程序；所述处理器执行所述计算机程序时，使得所述控制装置执行上述的控制方法。本专利技术还提供了一种并联DC-DC变换器，包括两个如上述的DC-DC变换器，其中一个DC-DC变换器中的正直流母线电容和负直流母线电容连接形成的节点连接至另一个DC-DC变换器中的正直流母线电容和负直流母线电容连接形成的节点。本专利技术还提供了一种不间断电源，包括如上所述的DC-DC变换器或并联DC-DC变换器。本专利技术的DC-DC变换器可选用额定电压为母线电压一半的开关管，以及任何节数的电池组，DC-DC变换器的成本和损耗低、尺寸和体积小、功率密度大。另外并联DC-DC变换器中无环流回路，避免了DC-DC变换器损坏等问题。附图说明以下参照附图对本专利技术实施例作进一步说明，其中：图1是现有技术的双向DC-DC变换器的电路图。图2是两个图1所示的双向DC-DC变换器并联的电路图。图3是现有技术的另一个双向DC-DC变换器的电路图。图4是根据本专利技术的第一个实施例的双向DC-DC变换器的电路图。图5是图4所示的双向DC-DC变换器在升压模式下被提本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种DC‑DC变换器，其特征在于，包括：串联的正直流母线电容和负直流母线电容；在可充电电池的正极和负极之间串联的第一开关管和第二开关管；以及双向可控开关装置，其一端连接至所述第一开关管和第二开关管连接形成的节点，其另一端连接至所述正直流母线电容和负直流母线电容连接形成的节点。

【技术特征摘要】
1.一种DC-DC变换器，其特征在于，包括：串联的正直流母线电容和负直流母线电容；在可充电电池的正极和负极之间串联的第一开关管和第二开关管；以及双向可控开关装置，其一端连接至所述第一开关管和第二开关管连接形成的节点，其另一端连接至所述正直流母线电容和负直流母线电容连接形成的节点。2.根据权利要求1所述的DC-DC变换器，其特征在于，所述DC-DC变换器包括：连接在所述第一开关管和正直流母线电容之间的第一二极管；连接在所述第二开关管和负直流母线电容之间的第二二极管；连接在所述第一开关管和可充电电池的正极之间的第一电感；以及连接在所述第二开关管和可充电电池的负极之间的第二电感。3.根据权利要求2所述的DC-DC变换器，其特征在于，所述DC-DC变换器还包括：与所述第一二极管和第二二极管分别反向并联的第三开关管和第四开关管，以及与所述第一开关管和第二开关管分别反向并联的第三二极管和第四二极管。4.根据权利要求1至3中任一项所述的DC-DC变换器，其特征在于，所述双向可控开关装置包括反向串联的第五开关管和第六开关管，以及分别与第五开关管和第六开关管反向并联的二极管。5.根据权利要求1至3中任一项所述的DC-DC变换器，其特征在于，所述双向可控开关装置为逆导型绝缘栅双极型晶体管。6.根据权利要求3所述的DC-DC变换器，其特征在于，所述第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管的额定电压为所述正直流母线电容和负直流母线电容的电压之和的一半。7.根据权利要求2所述的DC-DC变换器，其特征在于，所述第一电感和第二电感正向耦合形成耦合电感。8.根据权利要求1至3中任一项所述的DC-DC变换器，其特征在于，所述DC-DC变换器包括与所述可充电电池并联的滤波电容。9.一种用于如权利要求1、2、4至8中任一项所述的D...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹磊，
申请(专利权)人：山特电子深圳有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44