一种正负双向开关电源的功率变换装置及控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种正负双向开关电源的功率变换装置，包括功率变换单元、控制单元、可充放电储能单元一、可充放电储能单元二；功率变换单元分别连接可充放电储能单元一、可充放电储能单元二，控制单元分别连接控制功率变换单元、可充放电储能单元一、可充放电储能单元二。本装置和方法，可以一体化的实现隔离型正负输出双向传递开关电源的功率变换功能，不需要多台设备相互连接来实现这些功能；进而大幅度降低设备体积，有效的降低成本，本发明专利技术还可以提供更高的功率转换效率，起到节能的效果。

【技术实现步骤摘要】
一种正负双向开关电源的功率变换装置及控制方法
本专利技术涉及开关电源领域，特别是一种隔离型正负输出双向传递开关电源的功率变换装置及控制方法。
技术介绍
常规开关电源能实现功率的单向变换和传输，输出电压也为正或负。在一些特殊应用场合，要求能量双向传递，输出电压正负可变，比如铅酸电池双向赋能领域，使用现有的常规开关电源，需要增加额外设备来实现上述功能，成本高，体积大。
技术实现思路
专利技术目的：本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种隔离型正负输出双向传递开关电源的功率变换装置及控制方法。为了解决上述技术问题，本专利技术公开了一种正负双向开关电源的功率变换装置，包括功率变换单元、控制单元、可充放电储能单元一、可充放电储能单元二；功率变换单元分别连接可充放电储能单元一、可充放电储能单元二，控制单元分别连接控制功率变换单元、可充放电储能单元一、可充放电储能单元二。本专利技术中，功率变换单元(1)包括第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、第一开关管Q1、第二开关管Q2、第三开关管Q3、第四开关管Q4、第五开关管Q5、第六开关管Q6、储能电感L1、变压器T1；储能电感L1的一端与第四电容C4相连，定义网络为V2；储能电感L1的另一端与第三开关管Q3的一端和变压器T1的PIN4连接在一起，定义网络为V3；第四电容C4的另一端与第六开关管Q6和第四开关管Q4共同连接，定义网络为GND2；第六开关管Q6的另一端与第五开关管Q5的一端连接；第五开关管Q5的另一端与变压器T1的PIN5连接；第四开关管Q4的另一端与第三开关管Q3的一端连接；第三开关管Q3的另一端与变压器T1的PIN3连接；第一电容C1的一端与第一开关管Q1、第二电容C2共同连接，定义网络为V1；第一电容C1的另一端与第二开关管Q2、第三电容C3共同连接，定义网络为GND1；第一开关管Q1的另一端和、第二开关管Q2的另一端连接；第二电容C2的另一端和第三电容C3的另一端连接；第一开关管Q1的控制端、第二开关管Q2的控制端、第三开关管Q3的控制端、第四开关管Q4的控制端、第五开关管Q5的控制端、第六开关管Q6的控制端分别连接到控制单元；控制单元检测V1与GND1之间的电压、V2与GND2之间的电压、储能电感L1的电流I_L1。本专利技术中，可充放电储能单元一为可充放电储能器件。本专利技术中，可充放电储能单元二为可充放电储能器件。本专利技术中，当V2相对于GND2的电压为正，且需要对可充放电储能单元二正向充电时，控制单元控制功率转换单元使储能电感L1的平均电流I_L1从网络V3流向网络V2，完成第一象限对可充放电储能单元二正向充电，此时，可充放电储能单元一作为供电电源向功率转换单元放电；当V2相对于GND2的电压为正，且需要对可充放电储能单元二正向放电时，控制单元控制功率转换单元使储能电感L1的平均电流I_L1从网络V2流向网络V3，完成第四象限对可充放电储能单元二正向放电，此时，可充放电储能单元一作为储能负载，由功率转换单元对其充电；当V2相对于GND2的电压为负，且需要对可充放电储能单元二负向充电时，控制单元控制功率转换单元使储能电感L1的平均电流I_L1从网络V2流向网络V3，完成第三象限对可充放电储能单元二负向充电，此时，可充放电储能单元一作为供电电源向功率转换单元放电；当V2相对于GND2的电压为负，且需要对可充放电储能单元二负向放电时，控制单元控制功率转换单元使储能电感L1的平均电流I_L1从网络V3流向网络V2，完成第二象限对可充放电储能单元二负向放电，此时，可充放电储能单元一作为储能负载，由功率转换单元对其充电。有益效果：1、常规开关电源能实现功率的单向变换和传输，输出电压也为仅能是正或仅能是负；本专利提供的装置和方法实现了功率的隔离双向传输，且输出电压可以输出正，也可以输出负。2、本装置和方法，可以一体化的实现隔离型正负输出双向传递开关电源的功率变换功能，不需要多台设备相互连接来实现这些功能；进而大幅度降低设备体积，有效的降低成本，本专利技术还可以提供更高的功率转换效率，起到节能的效果。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本专利技术做更进一步的具体说明，本专利技术的上述和/或其他方面的优点将会变得更加清楚。图1是本专利技术的隔离型正负输出双向传递开关电源的功率变换装置及控制方法的示意图。图2是本专利技术的隔离型正负输出双向传递开关电源的功率变换的原理图。图3是本专利技术的可充放电储能单元二四象限电流电压充放电抽象图。具体实施方式如图1所示，包括功率变换单元、控制单元、可充放电储能单元一、可充放电储能单元二；其中可充放电储能单元一与功率变换单元的一端连接，可充放电储能单元二与功率变换单元的另一端连接，控制单元分别连接功率变换单元、可充放电储能单元一和可充放电储能单元二。控制单元的主控制芯片采用TI公司的TMS320F28335型号产品，控制单元里还有运放LM258、电阻、电容等组成的采样调理电路，通过采样蓄电池端电压和流过L1的电流，识别电池电压和流过电池的电流，一并提供给主控芯片；控制单元里还有隔离驱动变压器、二极管、电容、电阻等组成的驱动电路。如图2所示，功率变换单元(1)包括第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、第一开关管Q1、第二开关管Q2、第三开关管Q3、第四开关管Q4、第五开关管Q5、第六开关管Q6、储能电感L1、变压器T1；储能电感L1的一端与第四电容C4相连，定义网络为V2；储能电感L1的另一端与第三开关管Q3的一端和变压器T1的PIN4连接在一起，定义网络为V3；第四电容C4的另一端与第六开关管Q6和第四开关管Q4共同连接，定义网络为GND2；第六开关管Q6的另一端与第五开关管Q5的一端连接；第五开关管Q5的另一端与变压器T1的PIN5连接；第四开关管Q4的另一端与第三开关管Q3的一端连接；第三开关管Q3的另一端与变压器T1的PIN3连接；第一电容C1的一端与第一开关管Q1、第二电容C2共同连接，定义网络为V1；第一电容C1的另一端与第二开关管Q2、第三电容C3共同连接，定义网络为GND1；第一开关管Q1的另一端和、第二开关管Q2的另一端连接；第二电容C2的另一端和第三电容C3的另一端连接；第一开关管Q1的控制端、第二开关管Q2的控制端、第三开关管Q3的控制端、第四开关管Q4的控制端、第五开关管Q5的控制端、第六开关管Q6的控制端分别连接到控制单元2。控制单元2检测V1与GND1之间的电压、V2与GND2之间的电压、储能电感L1的电流I_L1。控制单元检测V1与GND1之间的电压，控制单元检测V2与GND2之间的电压，控制单元检测L1的电流I_L1.第一开关管Q1、第二开关管Q2、第三开关管Q3、第四开关管Q4、第五开本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种正负双向开关电源的功率变换装置，其特征在于，包括功率变换单元(1)、控制单元(2)、可充放电储能单元一(3)、可充放电储能单元二(4)；功率变换单元(1)分别连接可充放电储能单元一(3)、可充放电储能单元二(4)，控制单元分别连接控制功率变换单元(1)、可充放电储能单元一(3)、可充放电储能单元二(4)。/n

【技术特征摘要】
1.一种正负双向开关电源的功率变换装置，其特征在于，包括功率变换单元(1)、控制单元(2)、可充放电储能单元一(3)、可充放电储能单元二(4)；功率变换单元(1)分别连接可充放电储能单元一(3)、可充放电储能单元二(4)，控制单元分别连接控制功率变换单元(1)、可充放电储能单元一(3)、可充放电储能单元二(4)。


2.根据权利要求1所述的一种正负双向开关电源的功率变换装置，其特征在于，功率变换单元(1)包括第一电容C1(5)、第二电容C2(8)、第三电容C3(9)、第四电容C4(16)、第一开关管Q1(6)、第二开关管Q2(7)、第三开关管Q3(11)、第四开关管Q4(12)、第五开关管Q5(13)、第六开关管Q6(14)、储能电感L1(15)、变压器T1(10)；
储能电感L1的一端与第四电容C4相连，定义网络为V2；
储能电感L1的另一端与第三开关管Q3的一端和变压器T1的PIN4连接在一起，定义网络为V3；
第四电容C4的另一端与第六开关管Q6和第四开关管Q4共同连接，定义网络为GND2；
第六开关管Q6的另一端与第五开关管Q5的一端连接；
第五开关管Q5的另一端与变压器T1的PIN5连接；
第四开关管Q4的另一端与第三开关管Q3的一端连接；
第三开关管Q3的另一端与变压器T1的PIN3连接；
第一电容C1的一端与第一开关管Q1、第二电容C2共同连接，定义网络为V1；
第一电容C1的另一端与第二开关管Q2、第三电容C3共同连接，定义网络为GND1；第一开关管Q1的另一端和、第二开关管Q2的另一端连接；
第二电容C2的另一端和第三电容C3的另一端连接；
第一开关管Q1的控制端、第二开关管Q2的控制端、第三开关管Q3的控制端、第四开关管Q4的控制端、第五开关管Q5的控制端、第六开关管Q6的控制端分别连接到控制单元(2)；
控制单元...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐魁，赵伟星，马超，毛亚胜，
申请(专利权)人：江苏南自通华电力自动化股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32