本实用新型专利技术公开了一种拓扑电路及相关的不间断电源。拓扑电路连接第一电源和第二电源并进行电能变换，并包括三桥臂单元、充电单元和切换单元；三桥臂单元适于接入第一电源和第二电源并进行对应的电能变换；充电单元包括并接于三桥臂单元的直流母线的第四桥臂且连接所述第二电源以为第二电源充电；切换单元适于将第一桥臂切换连接至第一电源或第二电源，并适于将第二电源切换连接至第一桥臂或第四桥臂。不间断电源采用了上述的拓扑电路。本实用新型专利技术的拓扑电路和不间断电源，有效提高了器件利用率并降低了系统成本。利用率并降低了系统成本。利用率并降低了系统成本。
【技术实现步骤摘要】
一种拓扑电路及相关的不间断电源
[0001]本技术涉及不间断电源
，尤其涉及一种拓扑电路及相关的不间断电源。
技术介绍
[0002]传统不间断电源系统所采用的拓扑电路，其器件利用率较低，系统成本较高。为此，业界提出在不间断电源中采用三桥臂拓扑，以通过在多个变换过程中复用桥臂的开关管来提高器件利用率。然而，现有采用三桥臂拓扑的不间断电源还需要对电池另外设置充电器，成本较高，且不适用于电池电压较低，电流较大的使用场景。
技术实现思路
[0003]本技术的目的在于克服
技术介绍
中存在的至少一种缺陷或问题，提供一种拓扑电路及相关的不间断电源，以提高器件利用率并降低系统成本。
[0004]为实现上述目的，本技术的第一方面提供了一种拓扑电路，用于连接第一电源和第二电源并进行电能变换；所述第一电源为交流电源，所述第二电源为可被充电的直流电源；其包括：三桥臂单元，其包括第一电感和彼此并接的第一桥臂、第二桥臂、第三桥臂和直流母线，所述第一电感连接所述第一桥臂的中点；所述三桥臂单元适于接入所述第一电源以通过所述第一电感、第一桥臂和第二桥臂进行AC/DC变换，并通过所述第二桥臂和第三桥臂进行DC/AC变换；所述三桥臂单元还适于接入所述第二电源以通过所述第一电感、第一桥臂和第二桥臂进行DC/DC变换，并通过所述第二桥臂和第三桥臂进行DC/AC变换；充电单元，其包括第三电感和并接于所述直流母线的第四桥臂，所述第三电感连接所述第四桥臂的中点；所述充电单元适于连接所述第二电源以利用所述直流母线的电能为第二电源充电；和切换单元，其适于将所述第一桥臂切换连接至所述第一电源或第二电源，并适于将所述第二电源切换连接至所述第一桥臂或第四桥臂。
[0005]进一步的，还包括：双向DC/DC变换器；所述双向DC/DC变换器的第一侧连接所述第二电源，其第二侧通过所述切换单元连接所述第一桥臂或第四桥臂，以实现所述拓扑电路与第二电源间的双向DC/DC变换。
[0006]进一步的，所述三桥臂单元还包括第一电容、第二电感和第二电容；所述第一桥臂包括串联的第一可控开关和第二可控开关；所述第二桥臂包括串联的第三可控开关和第四可控开关；所述第三桥臂包括串联的第五可控开关和第六可控开关；所述第一电容构成所述直流母线；所述第一电感的一端连接所述第一桥臂的中点，另一端构成所述三桥臂单元的正输入端；所述第二桥臂的中点构成所述三桥臂单元的负输入端；所述第二电感的一端连接所述第三桥臂的中点，另一端构成所述三桥臂单元的正输出端；所述第二桥臂的中点还构成所述三桥臂单元的负输出端；所述第二电容的两端跨接于所述三桥臂单元的正输出端和负输出端之间。
[0007]进一步的，所述充电单元为Buck电路，其包括所述第四桥臂和所述第三电感；所述
第四桥臂包括串联的第七可控开关和第一二极管；所述第七可控开关的一端连接所述第一电容的正极，另一端连接所述第一二极管的阴极；所述第一二极管的阳极连接所述第一电容的负极；所述第三电感的一端连接所述第四桥臂的中点，另一端构成所述充电单元的正输出端；所述第一二极管的阳极构成所述充电单元的负输出端。
[0008]进一步的，所述切换单元包括第一继电器和第二继电器；所述第一继电器具有第一固定触点、第一选择触点和第二选择触点；所述第一固定触点连接所述三桥臂单元的正输入端，所述第一选择触点连接所述第一电源的火线，所述第二选择触点悬空；所述第二继电器具有第二固定触点、第三选择触点和第四选择触点；所述第二固定触点连接所述第二电源的正极，所述第三选择触点连接所述三桥臂单元的正输入端，所述第四选择触点连接所述充电单元的正输出端；其中，所述第一固定触点在第一继电器收到第一控制信号时连接所述第一选择触点，所述第二固定触点在第二继电器收到第二控制信号时连接所述第三选择触点；所述第一控制信号和第二控制信号互补。
[0009]进一步的，所述双向DC/DC变换器包括第五桥臂、第四电感、第三电容和第四电容；所述第五桥臂包括串联的第九可控开关和第十可控开关；所述第四电感的一端连接所述第五桥臂的中点，另一端构成所述双向DC/DC变换器的第一正端口；所述第十可控开关远离第九可控开关的一端构成所述双向DC/DC变换器的第二正端口；所述第九可控开关远离第十可控开关的一端构成所述双向DC/DC变换器的第一负端口和第二负端口；所述第一正端口和第一负端口共同构成所述双向DC/DC变换器的所述第一侧，所述第二正端口和第二负端口共同构成所述双向DC/DC变换器的所述第二侧；所述第三电容的两端跨接于所述双向DC/DC变换器的第一正端口和第一负端口之间，所述第四电容的两端跨接于所述双向DC/DC变换器的第二正端口和第二负端口之间；其中，所述双向DC/DC变换器的第一正端口和第一负端口分别连接所述第二电源的正极和负极，所述双向DC/DC变换器的第二正端口和第二负端口分别连接所述第二继电器的第二固定触点和所述充电单元的负输出端。
[0010]进一步的，所述第一桥臂、第二桥臂、第三桥臂和第五桥臂为IGBT模块；所述第四桥臂的第七可控开关为IGBT。
[0011]进一步的，所述第一电源为市电电网，所述第二电源为电池组。
[0012]为实现上述目的，本技术的第二方面提供了一种不间断电源，其采用如前述技术方案中任一项所述的拓扑电路。
[0013]相较于现有技术，本技术的有益效果是：
[0014](1)拓扑电路在三桥臂单元的基础上引入了充电单元和切换单元。充电单元可利用直流母线的电能为第二电源充电，有效降低了系统成本。而切换单元可将第一电源或第二电源切换接入三桥臂单元，并将第二电源切换连接三桥臂单元(的第一桥臂)或充电单元(的第四桥臂)。换言之，三桥臂单元择一接入第一电源或第二电源以择一供电，第二电源择一接入充电单元与三桥臂单元以择一进行充电或放电。因而，充电单元与三桥臂单元可以彼此独立，充电单元可采用独立的器件并适于根据第二电源的充电功率选择容量合适、耐压参数合适的器件，进一步降低了系统成本。
[0015](2)拓扑电路还包括双向DC/DC变换器，可实现该拓扑电路与第二电源间的双向DC/DC变换。在充电时，先通过充电单元进行第一级充电变换，再通过双向DC/DC变换器进行第二级充电变换；而在放电时，先通过双向DC/DC变换器进行第一级放电变换，再通过三桥
臂单元的第一桥臂和第二桥臂进行第二级放电变换。换言之，采用该拓扑电路后，不论是在第二电源的充电过程还是放电过程均具有两级变换，这在应用具有低压大电流特性的第二电源的使用场景是尤其有利的，且便于实现各级变换电路的器件的容量和耐压参数设计。
[0016](3)充电单元为单向的Buck电路，适于第二电源电压较低时的使用场景，可稳定地对第二电源降压充电，结构简单，器件成本较低。
[0017](4)切换单元包括第一继电器和第二继电器，两继电器控制对应电源接入三桥臂单元的控制信号互补，且第二继电器控制第二电源接入第一桥臂和第四桥臂的控制信号本身就是互补的，换言之，本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种拓扑电路，用于连接第一电源和第二电源并进行电能变换；所述第一电源为交流电源，所述第二电源为可被充电的直流电源；其特征在于，包括：三桥臂单元，其包括第一电感和彼此并接的第一桥臂、第二桥臂、第三桥臂和直流母线，所述第一电感连接所述第一桥臂的中点；所述三桥臂单元适于接入所述第一电源以通过所述第一电感、第一桥臂和第二桥臂进行AC/DC变换，并通过所述第二桥臂和第三桥臂进行DC/AC变换；所述三桥臂单元还适于接入所述第二电源以通过所述第一电感、第一桥臂和第二桥臂进行DC/DC变换，并通过所述第二桥臂和第三桥臂进行DC/AC变换；充电单元，其包括第三电感和并接于所述直流母线的第四桥臂，所述第三电感连接所述第四桥臂的中点；所述充电单元适于连接所述第二电源以利用所述直流母线的电能为第二电源充电；和切换单元，其适于将所述第一桥臂切换连接至所述第一电源或第二电源，并适于将所述第二电源切换连接至所述第一桥臂或第四桥臂。2.如权利要求1所述的拓扑电路，其特征在于，还包括：双向DC/DC变换器；所述双向DC/DC变换器的第一侧连接所述第二电源，其第二侧通过所述切换单元连接所述第一桥臂或第四桥臂，以实现所述拓扑电路与第二电源间的双向DC/DC变换。3.如权利要求2所述的拓扑电路，其特征在于：所述三桥臂单元还包括第一电容、第二电感和第二电容；所述第一桥臂包括串联的第一可控开关和第二可控开关；所述第二桥臂包括串联的第三可控开关和第四可控开关；所述第三桥臂包括串联的第五可控开关和第六可控开关；所述第一电容构成所述直流母线；所述第一电感的一端连接所述第一桥臂的中点，另一端构成所述三桥臂单元的正输入端；所述第二桥臂的中点构成所述三桥臂单元的负输入端；所述第二电感的一端连接所述第三桥臂的中点，另一端构成所述三桥臂单元的正输出端；所述第二桥臂的中点还构成所述三桥臂单元的负输出端；所述第二电容的两端跨接于所述三桥臂单元的正输出端和负输出端之间。4.如权利要求3所述的拓扑电路，其特征在于：所述充电单元为Buck电路，其包括所述第四桥臂和所述第三电感；所述第四桥臂包括串联的第七可控开关和第一二极管；所述第七可控开关的一端连接所述第一电容的正极，另一端连接所述第一二极管的阴极；所述第一二极管的阳极连接所述第一电容的负极；所述第三电感的一端连接所述第四桥臂的中点，另一端构成所述充电单元的正输出端；所述第一...
【专利技术属性】
技术研发人员：王定富，曾奕彰，许勇枝，钟伟龙，张堡森，
申请(专利权)人：漳州科华电气技术有限公司，
类型：新型
国别省市：
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