双向降压-升压变换器制造技术

一种双向降压-升压DC/DC变换器特别适合于其中多个双向降压-升压DC/DC变换器并联连接到公共电池的应用。如所公开的那样，多个双向DC/DC变换器可以并联连接到公共电池，并且至少在升压模式下，基本没有电流在所述并联连接的双向DC/DC变换器之间循环。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】双向降压-升压变换器
本专利技术一般地涉及双向降压-升压DC/DC变换器。更具体地说，本专利技术涉及非常适合于其中多个双向降压-升压DC/DC变换器并联地连接到公共电池的应用的双向降压-升压DC/DC变换器。
技术介绍
图1示出示例性的现有技术的不间断电源（UPS）100的框图。UPS100包括将AC线电压105转换为DC115的AC-DC整流器110。DC115是相对较高的电压。UPS100进一步包括将DC115转换为AC输出125的DC-AC逆变器。UPS100进一步包括双向DC-DC变换器130和电池140。当AC线电压105正常时，双向DC-DC变换器130在降压模式下操作，这表示它将相对较高的电压DC115降到较低的电压DC135（降压）。双向DC-DC变换器130输出DC135，该电压对电池140进行充电。DC135的电压根据电池140进行选择。当AC线电压105失效时，双向DC-DC变换器130在升压模式下操作，这表示它将相对较低的电压DC135升高到较高的电压DC115。电池140给双向DC-DC变换器130馈电，该变换器接着给DC-AC逆变器120馈电，该逆变器对负载进行馈电。在某些应用中，可能需要部署多个共享公共电池的UPS。在此类应用中，两个或更多个双向DC-DC变换器（例如，变换器130）并联地连接到多个UPS所共用的一个电池或一串电池。图2示出示例性的现有技术的双向DC-DC变换器200的示意图。变换器200包括分别与DCLink的正轨（positiverail）和负轨（negativerail）相连的第一组电容器C1和C2。变换器200进一步包括降压开关Q1和Q2，升压开关Q3和Q4，以及二极管D1、D2、D3和D4。降压开关Q1和Q2在降压模式下周期性地接通和关断以及在升压模式下保持关断。升压开关Q3和Q4在升压模式下周期性地接通和关断以及在降压模式下保持关断。变换器200还包括电感器L1和L2，电流传感器CS1和CS2。变换器200还包括与电池BAT相连的第二组电容器C3和C4。变换器200可以与其它双向DC-DC变换器（未示出）相并联地连接到公共电池BAT。变换器200被示出为通过三个端子（+BAT、-BAT和midBAT）与电池BAT相连。在该配置中，电池BAT必须具有中间连接点midBAT，该连接点可能存在缺陷，因为它增加了额外的连接和布线。变换器200还可仅通过两个端子+BAT和-BAT与电池BAT相连（未示出），而不用中点连接。但是，该配置具有与DCLink相对于公共电池BAT的电压定心（voltagecentering）以及与公共电池BAT相连的并联连接的变换器之间的电流循环有关的缺陷。通常需要用于主动定心或主动平衡的附加控制电路以减轻现有技术的变换器的这些缺陷。附加的电路增加了成本和复杂性。
技术实现思路
一种双向降压-升压变换器包括具有正端子、负端子和中间端子的第一组电容器和第二组电容器。所述第一组电容器的所述正端子和所述负端子被配置为可操作地（operably）分别与第一源（source）的正轨和负轨相连。所述第二组电容器的所述正端子和所述负端子被配置为可操作地分别与第二源的正端子和负端子相连。所述第一组电容器的所述中间端子可操作地与所述第二组电容器的所述中间端子相连。所述双向降压-升压变换器进一步包括一组降压开关元件，其中包括第一降压开关元件和第二降压开关元件。所述一组降压开关元件被配置为在降压模式下周期性地接通和关断以及在升压模式下保持关断。所述第一降压开关元件可操作地与所述第一组电容器的所述正端子相连并且所述第二降压开关元件可操作地与所述第一组电容器的所述负端子相连。所述双向降压-升压变换器可以进一步包括一组电感器，其中包括第一电感器和第二电感器。所述第一电感器的一个端子可操作地与所述第二组电容器的所述正端子相连，另一端子可操作地与所述第一降压开关元件相连。所述第二电感器的一个端子可操作地与所述第二组电容器的所述负端子相连，另一端子可操作地与所述第二降压开关元件相连。所述双向降压-升压变换器进一步包括升压开关元件，其被配置为在升压模式下周期性地接通和关断以及在降压模式下保持关断。所述升压开关元件的一个端子可操作地与所述第一降压开关元件和所述第一电感器相连，第二端子可操作地与所述第二降压开关元件和所述第二电感器相连。所述双向降压-升压变换器进一步包括一组单向导电元件，其中包括可操作地分别与所述第一降压开关元件、所述第二降压开关元件，以及所述升压开关元件反并联连接的第一、第二和第三单向导电元件。所述单向导电元件可以是寄生体二极管、同封装二极管、分立式二极管等。所述双向降压-升压变换器进一步包括至少一个电流传感器，其被配置为检测通过所述第一电感器和所述第二电感器中的至少一者的电流。在一个实施例中，所述至少一个电流传感器包括与所述第一电感器串联连接的第一电流传感器以及与所述第二电感器串联连接的第二电流传感器。在一个实施例中，所述升压开关元件包括单个开关设备。所述双向降压-升压变换器可以进一步包括控制电路，其可操作地与所述降压开关元件和所述升压开关元件相连。所述控制电路被配置为将信号发送到所述降压开关元件和所述升压开关元件。所述信号使得所述降压开关元件在降压模式下周期性地接通和关断以及在升压模式下保持关断。所述信号导致所述升压开关元件在升压模式下周期性地接通和关断以及在降压模式下保持关断。在一个实施例中，所述第一源是不间断电源（UPS）的DC环节（DClink），所述第二源是多个UPS所共用的电池。在这种配置中，所公开的多个双向降压-升压变换器可以并联连接到所述公共电池。在升压模式下，所述并联连接的双向降压-升压变换器之间基本没有电流循环。因此，至少在升压模式下，电流不在所述多个UPS之间循环。在一个实施例中，UPS包括可操作地与所述UPS的DC环节耦合（couple）的DC环节端口，被配置为可操作地与至少一个电池耦合的电池端口，以及可操作地与所述DC环节端口和所述电池端口耦合的DC/DC变换器。所述DC/DC变换器在降压模式下，将电力从所述DC环节端口传输到所述电池端口，以及在升压模式下，将电力从所述电池端口传输到所述DC环节端口。所述DC/DC变换器通过操作，使得在升压模式下，所述DC/DC变换器使跨过所述电池端口的电池电压自动地基本置于跨过所述DC环节端口的DC环节电压的中心，无需主动执行电压定心。因此，无需任何附加的电压定心电路。在一个实施例中，所述DC/DC变换器包括单个升压开关元件。在一个实施例中，所述UPS与至少另一个UPS相并联地连接到至少一个电池。至少在升压模式下，基本没有电流在所述UPS与所述另一个UPS之间流动。一种操作可操作地与DC环节和电池耦合的双向DC/DC变换器的方法包括从其中所述双向DC/DC变换器将电力从所述DC环节传输到所述电池的降压操作模式切换到其中所述双向DC/DC变换器将电力从所述电池传输到所述DC环节的升压操作模式。所述方法进一步包括在升压模式下操作单个开关元件，以使跨过所述电池的电压幅度基本置于跨过所述DC环节的电压幅度的中心。在其中至少一个附加的双向DC/DC变换器可操作地与所述第一双向DC/DC变换器相并本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.01.05 US 12/985,1091.一种双向降压-升压变换器，包括：第一组电容器，其中所述第一组电容器具有正端子、负端子和中间端子，并且其中所述第一组电容器的所述正端子和所述负端子被配置为可操作地分别与第一源的正轨和负轨相连；第二组电容器，其中所述第二组电容器具有正端子、负端子和中间端子，其中所述第二组电容器的所述正端子和所述负端子被配置为可操作地分别与第二源的正端子和负端子相连，并且其中所述第一组电容器的所述中间端子可操作地与所述第二组电容器的所述中间端子相连；一组降压开关元件，包括第一降压开关元件和第二降压开关元件，并且被配置为在降压模式下周期性地接通和关断以及被配置为在升压模式下保持关断，其中所述第一降压开关元件可操作地与所述第一组电容器的所述正端子相连，并且所述第二降压开关元件可操作地与所述第一组电容器的所述负端子相连，其中在降压模式下，电力被传输到所述第二源；一组电感器，包括第一电感器和第二电感器，其中所述第一电感器的一个端子可操作地与所述第二组电容器的所述正端子相连，所述第一电感器的另一端子可操作地与所述第一降压开关元件相连，并且其中所述第二电感器的一个端子可操作地与所述第二组电容器的所述负端子相连，所述第二电感器的另一端子可操作地与所述第二降压开关元件相连；升压开关元件，其被配置为在升压模式下周期性地接通和关断以及在降压模式下保持关断，并且其一个端子可操作地与所述第一降压开关元件和所述第一电感器相连，其另一端子可操作地与所述第二降压开关元件和所述第二电感器相连；一组单向导电元件，包括可操作地分别与所述第一降压开关元件、所述第二降压开关元件以及所述升压开关元件反并联连接的第一、第二和第三单向导电元件；以及至少一个电流传感器，其被配置为感测通过所述第一电感器和所述第二电感器中的至少一者的电流。2.根据权利要求1的双向降压-升压变换器，其中所述至少一个电流传感器包括可操作地与所述第一电感器串联连接的第一电流传感器以及可操作地与所述第二电感器串联连接的第二电流传感器。3.根据权利要求1的双向降压-升压变换器，其中所述升压开关元件包括单个开关器件。4.根据权利要求1的双向降压-升压变换器，进一步包括：控制电路，其可操作地与所述降压开关元件和所述升压开关元件相连，其中所述控制电路被配置为将信号发送到所述降压开关元件和所述升压开关元件，其中所述信号使得所述降压开关元件在降压模式下周期性地接通和关断以及在升压模式下保持关断，并且其中所述信号使得所述升压开关元件在升压模式下周期性地接通和关断以及在降压模式下保持关断。5.根据权利要求1的双向降压-升压变换器，其中所述第一源是不间断电源(UPS)的DC环节，所述第二源是电池。6.根据权利要求5的双向降压-升压变换器，其中所述电池为所述UPS和至少另一个UPS所共用的。7.根据权利要求6的双向降压-升压变换器，其中，至少在升压模式下，没有电流从所述UPS流动到所述另一个UPS。8.一种包括双向降压-升压变换器的不间断电源(UPS)，所述变换器包括：第一和第二端子，其被配置为与第一电压源相连；第三和第四端子，其被配置为与第二电压源相连，以及在降压模式下向第二电压源传输电力；第一开关元件，其可操作地与所述第一端子相连；第二开关元件，其可操作地与所述第二端子相连；第三开关元件，其可操作地连接在所述第一和第二开关元件之间；第一、第二和第三二极管，其可操作地分别与所述第一、第二和第三开关元件反并联连接；第一电感器，其一端可操作地与所述第一开关元件和所述第三开关元件相连；第一电容器，其可操...

【专利技术属性】
技术研发人员：E·M·托特曼，E·K·帕特罗，
申请(专利权)人：伊顿公司，
类型：
国别省市：