双向直流变换器及其输出电压范围切换方法、双向充电机技术

本发明专利技术提供一种双向直流变换器及其输出电压范围切换方法、双向充电机，双向直流变换器包括：N个第一变换模块；N个变压器模块，N个变压器模块的第二侧绕组相串联，且每两个相邻的第二侧绕组之间的串联连接线路上均设置有切换开关；N个第二变换模块；控制模块，控制模块分别与每个切换开关、每个第一变换模块和每个第二变换模块相连，控制模块用于根据双向直流变换器的变换方向、输入侧电压和输出侧需求电压，控制每个切换开关的开关状态和相应的第一变换模块、第二变换模块中功率单元的工作状态，以满足双向直流变换器的输出侧需求电压。本发明专利技术结构简单，控制逻辑简单。控制逻辑简单。控制逻辑简单。

【技术实现步骤摘要】
双向直流变换器及其输出电压范围切换方法、双向充电机


[0001]本专利技术涉及双向直流变换器
，具体涉及一种双向直流变换器、一种双向充电机和一种双向直流变换器的输出电压范围切换方法。

技术介绍

[0002]随着V2G(Vehicle
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to
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Grid，车辆到电网)概念系统化发展的愈发完整，电动汽车除了作为一个移动交通工具外，人们还希望某些时刻它同时可以作为一个移动的储能单元，即在出现用电缺口的时候可以随时向电网反馈能量。因此，相应的，需要作为传递枢纽的双向变换器来实现这些功能。
[0003]通常，具备双向传递能量的直流变换器系统通常会包含多个双向DC/DC模块，每个双向DC/DC模块均包含两级变换单元(DC/AC单元和AC/DC单元)和一级隔离单元(变压器)。对于该类双向直流变换系统，如公开号为CN214429294U的专利所公开的，第一级变换单元和第二级变换单元，各自会有多个单元的串联、并联或串并联以满足宽范围的工作电压需求。该类双向直流变换系统中的控制器会根据实时需要传递能量大小的需求，通过对设置于系统输入侧和输出侧的大量开关的控制，实现对变换单元投入使用数量的优化，以及连接方式的选择，使得系统以最佳连接方式投入合适的变换单元完成功率变换与传递。
[0004]目前电动车电池电压依据车型的不同一般在300V到800V左右，在实现恒功率充电时，与之匹配的是多个充电电压范围，如375V
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500V、500V
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750V以及750V
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1000V。上述的双向直流变换器系统，由于涉及的开关较多，且是采用对变换单元数量、连接方式的控制来满足不同范围的工作电压需求的，不仅电路拓扑结构复杂，而且对应的控制逻辑复杂，不易实现、成本较高且可靠性较低。

技术实现思路

[0005]本专利技术为解决上述技术问题，提供了一种双向直流变换器及其输出电压范围切换方法、双向充电机，结构简单，控制逻辑简单，从而能够方便、可靠、低成本地满足不同的输出电压需求，尤其适用于对电动汽车的充电场景。
[0006]本专利技术采用的技术方案如下：
[0007]一种双向直流变换器，包括：N个第一变换模块，其中，N为大于1的整数；N个变压器模块，所述N个变压器模块与所述N个第一变换模块一一对应，每个所述变压器模块的第一侧与对应的第一变换模块的交流侧相连，所述N个变压器模块的第二侧绕组相串联，且每两个相邻的第二侧绕组之间的串联连接线路上均设置有切换开关；N个第二变换模块，所述N个第二变换模块与所述N个变压器模块一一对应，每个所述第二变换模块的交流侧与对应的变压器模块的第二侧相连；控制模块，所述控制模块分别与每个所述切换开关、每个所述第一变换模块和每个所述第二变换模块相连，所述控制模块用于根据所述双向直流变换器的变换方向、输入侧电压和输出侧需求电压，控制每个所述切换开关的开关状态和相应的第一变换模块、第二变换模块中功率单元的工作状态，以满足所述双向直流变换器的输出
侧需求电压。
[0008]每个所述变压器模块的第一侧绕组与自身的第二侧绕组具有电磁耦合关系、与自身之外的变压器模块的第二侧绕组不具有电磁耦合关系。
[0009]任一所述变压器模块的第一侧绕组与任一所述变压器模块的第二侧绕组具有电磁耦合关系。
[0010]所述N个第一变换模块的直流侧均并接到直流母线，所述N个第二变换模块的直流侧均并接到电池。
[0011]所述N个第一变换模块的直流侧相串联后连接到直流母线，所述N个第二变换模块的直流侧均并接到电池。
[0012]所述控制模块具体用于在进行恒功率充电时，根据功率需求获取充电电压的电压范围，并根据所述直流母线的电压范围和所述充电电压的电压范围控制每个所述切换开关的开关状态和参与充电工作的第一变换模块、第二变换模块中功率单元的工作状态。
[0013]在每个所述变压器模块的第一侧与对应的第一变换模块的交流侧之间还设置有感性元件和/或容性元件。
[0014]在每个所述第二变换模块的交流侧与对应的变压器模块的第二侧之间还设置有感性元件和/或容性元件。
[0015]一种双向充电机，包括上述的双向直流变换器。
[0016]一种双向直流变换器的输出电压范围切换方法，包括以下步骤：获取所述双向直流变换器的变换方向、输入侧电压和输出侧需求电压；根据所述双向直流变换器的变换方向、输入侧电压和输出侧需求电压，控制每个所述切换开关的开关状态和相应的第一变换模块、第二变换模块中功率单元的工作状态，以满足所述双向直流变换器的输出侧需求电压。
[0017]本专利技术的有益效果：
[0018]本专利技术通过在双向直流变换器中相邻变压器模块的第二侧绕组之间设置切换开关，控制模块可根据双向直流变换器的变换方向、输入侧电压和输出侧需求电压，控制每个切换开关的开关状态和相应的第一变换模块、第二变换模块中功率单元的工作状态，以满足双向直流变换器的输出侧需求电压，该双向直流变换器结构简单，控制逻辑简单，从而能够方便、可靠、低成本地满足不同的输出电压需求，尤其适用于对电动汽车的充电场景。
附图说明
[0019]图1为本专利技术实施例的双向直流变换器的方框示意图；
[0020]图2为本专利技术第一方面实施例的感性元件/容性元件设置位置示意图；
[0021]图3为本专利技术第二方面实施例的感性元件/容性元件设置位置示意图；
[0022]图4为本专利技术第三方面实施例的感性元件/容性元件设置位置示意图；
[0023]图5为本专利技术第四方面实施例的感性元件/容性元件设置位置示意图；
[0024]图6为本专利技术第五方面实施例的感性元件/容性元件设置位置示意图；
[0025]图7为本专利技术一个具体实施例的双向直流变换器一个输出电压范围的工作状态示意图；
[0026]图8为本专利技术一个具体实施例的双向直流变换器另一个输出电压范围的工作状态
示意图；
[0027]图9为本专利技术另一个具体实施例的双向直流变换器一个输出电压范围的工作状态示意图；
[0028]图10为本专利技术另一个具体实施例的双向直流变换器另一个输出电压范围的工作状态示意图；
[0029]图11为本专利技术又一个具体实施例的双向直流变换器一个输出电压范围的工作状态示意图；
[0030]图12为本专利技术又一个具体实施例的双向直流变换器另一个输出电压范围的工作状态示意图；
[0031]图13为本专利技术实施例的双向直流变换器的输出电压范围切换方法的流程图。
具体实施方式
[0032]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0033]如图1所示，本专利技术实施例的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双向直流变换器，其特征在于，包括：N个第一变换模块，其中，N为大于1的整数；N个变压器模块，所述N个变压器模块与所述N个第一变换模块一一对应，每个所述变压器模块的第一侧与对应的第一变换模块的交流侧相连，所述N个变压器模块的第二侧绕组相串联，且每两个相邻的第二侧绕组之间的串联连接线路上均设置有切换开关；N个第二变换模块，所述N个第二变换模块与所述N个变压器模块一一对应，每个所述第二变换模块的交流侧与对应的变压器模块的第二侧相连；控制模块，所述控制模块分别与每个所述切换开关、每个所述第一变换模块和每个所述第二变换模块相连，所述控制模块用于根据所述双向直流变换器的变换方向、输入侧电压和输出侧需求电压，控制每个所述切换开关的开关状态和相应的第一变换模块、第二变换模块中功率单元的工作状态，以满足所述双向直流变换器的输出侧需求电压。2.根据权利要求1所述的双向直流变换器，其特征在于，每个所述变压器模块的第一侧绕组与自身的第二侧绕组具有电磁耦合关系、与自身之外的变压器模块的第二侧绕组不具有电磁耦合关系。3.根据权利要求1所述的双向直流变换器，其特征在于，任一所述变压器模块的第一侧绕组与任一所述变压器模块的第二侧绕组具有电磁耦合关系。4.根据权利要求1所述的双向直流变换器，其特征在于，所述N个第一变换模块的直流侧均并接到直流母线，所述N个第二变换模块的直流侧均并接到电池。5.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：范德育，马杰，朱选才，李彦龙，严婷娜，管勤，胡一阳，
申请(专利权)人：万帮星星充电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：