一种双向互补电能输出直流电的方法及变换器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种双向互补电能输出直流电的方法及变换器，属于双电源双向互补电能输出直流电变换器技术领域。
【背景技术】
[0002]目前，DC/DC变换器只能单向传输电能，即只能从高电源向低电源传输电能。在需要双向电能的场合，比如U P S系统、航天电源系统、电动汽车驱动及蓄电池充放电维护等场合，只能采用两套单向DC/DC变换器共同完成双向电能传输互补的任务。现有的这种采用两套单向DC/DC变换器进行双向互补电能输出直流电的方式，不仅存在着整个系统工作时协调配合、稳定性较差的问题，而且还存在着成本高、电路结构复杂、可靠性较低的问题。因此，现有的双向互补电能输出直流电的方式还是不够理想。
【发明内容】
[0003]本发明目的是:提供一种工作稳定性较好、并且结构简单、制作成本较低、可靠性较高的双向互补电能输出直流电的方法及变换器，以克服现有技术的不足。
[0004]本发明是这样实现的:本发明的一种双向互补电能输出直流电的方法是，该方法包括采用两种不同电压的低电压直流电源和高电压直流电源分别输出两种不同电压的直流电，在低电压直流电源与高电压直流电源的正极之间串联有一个电感和一个高补低电子开关，并且在高补低电子开关上并联有一个二极管，将二极管的正极接电感与高补低电子开关的连接端，将二极管的负极接电子开关的另一端及高电压直流电源的正极，在二极管的正极与低电压直流电源的负极和高电压直流电源的负极之间连接一个低补高电子开关；当高电压直流电源输出直流电并需要低电压直流电源补充电能时，使高补低电子开关断开并停止工作，使低补高电子开关在脉冲宽度调制控制下进行开关工作，这样即可使低电压直流电源向高电压直流电源补充电能；当低电压直流电源输出直流电并需要高电压直流电源补充电能时，使低补高电子开关断开并停止工作，使高补低电子开关在脉冲宽度调制控制下进行开关工作，这样即可使高电压直流电源向低电压直流电源补充电能；通过这种方式即可实现双向互补电能输出直流电。
[0005]根据上述方法构建的本发明的一种双向互补电能输出直流电的变换器为，包括两个电子开关，一个为低补高电子开关和另一个为高补低电子开关，高补低电子开关的一端为与高电压直流电源正极连接的连接端，高补低电子开关的另一端串联有一个能与低电压直流电源的正极连接的电感，并且在高补低电子开关上并联有一个二极管，二极管的正极接电感与高补低电子开关连接的连接端，二极管的负极接高补低电子开关的另一端，低补高电子开关的一端与二极管的正极端连接，低补高电子开关的另一端为与低电压直流电源的负极和高电压直流电源的负极连接的连接端。
[0006]上述的低补高电子开关和高补低电子开关为脉冲宽度调制(PWM)控制其进行开关工作的电子开关。
[0007]上述的低补高电子开关和高补低电子开关为互锁工作式开关，即当低补高电子开关在脉冲宽度调制控制方式下进行开关工作时，高补低电子开关断开并停止工作；反之当高补低电子开关在脉冲宽度调制控制方式下进行开关工作时，低补高电子开关断开并停止工作。
[0008]由于采用了上述技术方案，本发明通过采用两个电子开关和一个电感及一个二级管即可构成一个变换器，并实现双向互补电能输出直流电的功能。由于本发明采用的电子器件很少，结构非常简单，因此工作时的可靠性和稳定性很高。经实际使用证明，本发明与现有的变换器相比，本发明不仅具有工作稳定性好、结构简单的优点，而且还具有制作成本低、使用寿命长、使用方便和可靠性高等优点。
【附图说明】
[0009]图1为本发明的变换器在与电源连接使用时的结构示意图。
[0010]附图中的标记说明:1-电感、2-低补高电子开关、3-高补低电子开关、4-二极管、El-低电压直流电源、E2-高电压直流电源。
【具体实施方式】
[0011]下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
[0012]本发明的实施例:本发明的一种双向互补电能输出直流电的方法的原理如图1所示，该方法包括采用两种不同电压的低电压直流电源El和高电压直流电源E2分别输出两种不同电压的直流电，低电压直流电源El和高电压直流电源E2的电压值可根据使用的需要确定，实施时，在低电压直流电源EI与高电压直流电源E2的正极之间串联一个电感I和一个高补低电子开关3，并且在高补低电子开关3上并联有一个二极管4，将二极管4的正极接电感I与高补低电子开关3的连接端，将二极管4的负极接电子开关3的另一端及高电压直流电源E2的正极，在二极管4的正极与低电压直流电源El的负极和高电压直流电源E2的负极之间连接有一个低补高电子开关2 ;当高电压直流电源E2输出直流电并需要低电压直流电源El补充电能时，使高补低电子开关3断开并停止工作，使低补高电子开关2在脉冲宽度调制控制下进行开关工作，这时当低补高电子开关2导通时，低电压直流电源El对电感I进行充电，当低电压直流电源El关断时，电感I上的感应电压与低电压直流电源El的电压顺向叠加后通过二极管4向高电压直流电源E2供电，此时能量由El向E2流动，这样即可使低电压直流电源El向高电压直流电源E2补充电能；当低电压直流电源El输出直流电并需要高电压直流电源E2补充电能时，使低补高电子开关2断开并停止工作，使高补低电子开关3在脉冲宽度调制控制下进行开关工作，这时当高补低电子开关3导通时，高电压直流电源E2通过电感I滤波并降低一定电压后向低电压直流电源El供电，此时能量由E2向El流动，这样即可实现高电压直流电源E2向低电压直流电源El补充电能；通过这种方式即可实现双向互补电能输出直流电。
[0013]根据上述方法构建的本发明的一种双向互补电能输出直流电的变换器的结构示意图如图1所示，该变换器包括两个电子开关，一个为低补高电子开关2、另一个为高补低电子开关3，低补高电子开关2、和高补低电子开关3均可采用现有技术中的以脉冲宽度调制(PWM)控制工作的电子开关成品，即低补高电子开关2和高补低电子开关3采用现有技术中的脉冲宽度调制(PWM)控制其进行开关工作的电子开关；制作时，将高补低电子开关3的一端作为与高电压直流电源E2的正极连接的连接端，将高补低电子开关3的另一端串联一个能与低电压直流电源El的正极连接的电感1，电感I的电感量大小可根据使用的电源匹配需要、并按传统的计算方式进行确定，然后在高补低电子开关3上并联一个二极管4，将二极管4的正极接电感I与高补低电子开关3连接的连接端，将二极管4的负极接高补低电子开关3的另一端，然后将低补高电子开关2的一端与二极管4的正极端连接，将低补高电子开关2的另一端作为与低电压直流电源El的负极和高电压直流电源E2的负极连接的连接端；制作时，应采用常规的电路连接方式使低补高电子开关2和高补低电子开关3为互锁工作式开关，即当低补高电子开关2在脉冲宽度调制控制方式下进行开关工作时，高补低电子开关3断开并停止工作；反之当高补低电子开关3在脉冲宽度调制控制方式下进行开关工作时，低补高电子开关2断开并停止工作即成。
[0014]使用本发明时，其负载可根据使用电压的需要，分别连接在相应的电源上即可。
【主权项】
1.一种双向互补电能输出直流电的方法，包括采用两种不同电压的低电压直流电源(El)和高电压直流电源(E2)分别输出两种不同电压的直流电，其特征在于:在低电压直流电源(El)与高电压直流电源(E2)的正极之间串联一个电感(I)和一个高补低电子开关(3)，并且在高补低电子开关(3)上并联有一个二极管(4)，将二极管(4)的正极接电感(I)与高补低电子开关(3)的连接端，将二极管(4)的负极接电子开关(3)的另一端及高电压直流电源(E2)的正极，在二极管(4)的正极与低电压直流电源(El)的负极和高电压直流电源(E2)的负极之间连接有一个低补高电子开关(2);当高电压直流电源(E2)输出直流电并需要低电压直流电源(El)补充电能时，使高补低电子开关(3)断开并停止工作，使低补高电子开关(2)在脉冲宽度调制控制下进行开关工作，这样即可使低电压直流电源(El)向高电压直流电源(E2)补充电能；当低电压直流电源(El)输出直流电并需要高电压直流电源(E2)补充电能时，使低补高电子开关(2)断开并停止工作，使高补低电子开关(3)在脉冲宽度调制控制下进行开关工作，这样即可使高电压直流电源(E2)向低电压直流电源(El)补充电能；通过这种方式即可实现双向互补电能输出直流电。
2.一种双向互补电能输出直流电的变换器，包括两个电子开关，一个为低补高电子开关(2)、另一个为闻补低电子开关(3),其特征在于:闻补低电子开关(3)的一端为与闻电压直流电源(E2)正极连接的连接端，高补低电子开关(3)的另一端串联有一个能与低电压直流电源(El)正极连接的电感(1)，并且在高补低电子开关(3)上并联有一个二极管(4)，二极管(4)的正极接电感(I)与高补低电子开关(3)连接的连接端，二极管(4)的负极接高补低电子开关(3)的另一端，低补高电子开关(2)的一端与二极管(4)的正极端连接，低补高电子开关(2)的另一端为与低电压直流电源(El)的负极和高电压直流电源(E2)的负极连接的连接端。
3.根据权利要求2所述的双向互补电能输出直流电的变换器，其特征在于:所述的低补高电子开关(2)和高补低电子开关(3)为脉冲宽度调制(PWM)控制其进行开关工作的电子开关。
4.根据权利要求2或3所述的双向互补电能输出直流电的变换器，其特征在于:低补高电子开关(2)和高补低电子开关(3)为互锁工作式开关，即当低补高电子开关(2)在脉冲宽度调制控制方式下进行开关工作时，高补低电子开关(3)断开并停止工作；反之当高补低电子开关(3)在脉冲宽度调制控制方式下进行开关工作时，低补高电子开关(2)断开并停止工作。
【专利摘要】本发明公开了一种双向互补电能输出直流电的方法及变换器，本发明在低电压直流电源与高电压直流电源的正极之间串联有一个电感和一个高补低电子开关，并且在高补低电子开关上并联有一个二极管，在二极管的正极与电源负极之间连接一个低补高电子开关；当使高补低电子开关断开并停止工作，使低补高电子开关在脉冲宽度调制控制下进行开关工作，这样即可使低电压直流电源向高电压直流电源补充电能；当使低补高电子开关断开并停止工作，使高补低电子开关在脉冲宽度调制控制下进行开关工作时，即可使高电压直流电源向低电压直流电源补充电能。本发明不仅具有工作稳定性好、结构简单的优点，而且还具有制作成本低、使用寿命长、使用方便和可靠性高等优点。
【IPC分类】H02M3-10
【公开号】CN104660036
【申请号】CN201310590196
【发明人】杨小兵, 祝冠宇, 李中原
【申请人】贵州航天林泉电机有限公司
【公开日】2015年5月27日
【申请日】2013年11月22日