一种双向升降压型直流变换电路的制作方法

本实用新型涉及电力电子变换技术领域，特别是涉及直流变换电路技术领域，具体为一种双向升降压型直流变换电路。

背景技术：

在分布直流发电与储电领域，需要采用大量的蓄电池组。蓄电池的额定输出电压有高有低，储存能量有多有少。为此需要合适的电力电子变换器作为接口电路，实现在不同电压等级的蓄电池之间的能量交换。这样的电力电子变换器应该具有四象限工作能力，即需要设计为双向均可升降压型DC-DC变换器。这样的DC-DC变换器包括电气隔离型和非电气隔离型，各有优缺点。

经过对蓄电池充放电领域电力电子变换器的资料检索，在所采用的变换电路中，大部分不具备双向可升降压能力，为此需要对此给予改进，以便扩展应用范围。

技术实现要素：

鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种双向升降压型直流变换电路，用于解决现有技术中的直流变换电路不具备双向可升降压的功能的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供一种双向升降压型直流变换电路，所述双向升降压型直流变换电路包括：用于提供输出电压的第一蓄电池和第二蓄电池；分别与所述第一蓄电池和所述第二蓄电池相连，可从所述第一蓄电池向所述第二蓄电池方向降压同时可从所述第二蓄电池向所述第一蓄电池方向降压的双向降压模块；分别与所述第一蓄电池和所述第二蓄电池相连，可从所述第一蓄电池向所述第二蓄电池方向升压同时可从所述第二蓄电池向所述第一蓄电池方向升压的双向升压模块。

于本实用新型的一实施例中，所述双向降压模块包括可从所述第一蓄电池向所述第二蓄电池方向降压的第一方向降压单元，所述第一方向降压单元包括：第一方向降压充电子单元，由依次设置于所述第一蓄电池的第一端与所述第二蓄电池的第一端之间的导线上的第一场效晶体管，滤波电感和第三场效晶体管以及设置于所述第一蓄电池的第二端与所述第二蓄电池的第二端之间的导线上的分流电阻组成的环路形成；第一方向降压续流子单元，由所述滤波电感，所述第三场效晶体管，所述第二蓄电池，所述分流电阻以及一端连接于所述第一场效晶体管和所述滤波电感之间的线路上另一端连接于所述分流电阻和所述第一蓄电池之间的线路上的第二场效晶体管组成的环路形成。

于本实用新型的一实施例中，所述双向降压模块包括可从所述第二蓄电池向所述第一蓄电池方向降压的第二方向降压单元，所述第二方向降压单元包括：第二方向降压充电子单元，由所述第二蓄电池，所述第三场效晶体管，所述滤波电感，所述第一场效晶体管，所述第一蓄电池以及所述分流电阻组成的环路形成；第二方向降压续流子单元，由所述滤波电感，所述第一场效晶体管，所述第一蓄电池，所述分流电阻以及一端连接于所述第三场效晶体管和所述滤波电感之间的线路上另一端连接于所述分流电阻和所述第二蓄电池之间的线路上的第四场效晶体管组成的环路形成。

于本实用新型的一实施例中，所述双向升压模块包括可从所述第一蓄电池向所述第二蓄电池方向升压的第一方向升压单元，所述第一方向升压单元包括：第一方向升压充电子单元，由所述第一蓄电池，所述第一场效晶体管，所述滤波电感，所述第四场效晶体管以及所述分流电阻组成的环路形成；第一方向降压续流子单元，由所述滤波电感，所述第三场效晶体管，所述第二蓄电池，所述分流电阻，所述第一蓄电池以及所述第一场效晶体管组成的环路形成。

于本实用新型的一实施例中，所述双向升压模块包括可从所述第二蓄电池向所述第一蓄电池方向升压的第二方向升压单元，所述第二方向升压单元包括：第二方向升压充电子单元，由所述第二蓄电池，所述第三场效晶体管，所述滤波电感，所述第二场效晶体管以及所述分流电阻组成的环路形成；第二方向升压续流子单元，由所述滤波电感，所述第一场效晶体管，所述第一蓄电池，所述分流电阻，所述第二蓄电池以及所述第三场效晶体管组成的环路形成。

于本实用新型的一实施例中，所述第一场效晶体管，所述第二场效晶体管，所述第三场效晶体管以及所述第四场效晶体管均反并联一个二极管。

于本实用新型的一实施例中，所述分流电阻为水泥电阻或合金电阻。

如上所述，本实用新型的一种双向升降压型直流变换电路，具有以下有益效果：

1、本实用新型充分复用每个元器件的功能，可以实现双向升降压变换。

2、本实用新型具有电路结构简单，使用器件数量少，控制容易，功率电路成本较低的优点。

附图说明

图1显示为本实用新型的双向升降压型直流变换电路的原理框图。

图2显示为本实用新型的双向升降压型直流变换电路的结构示意图。

元件标号说明

1 双向升降压型直流变换电路

11 第一蓄电池

12 第二蓄电池

13 双向降压模块

14 双向升压模块

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。

本实施例的目的在于提供提供一种双向升降压型直流变换电路，用于解决现有技术中的直流变换电路不具备双向可升降压的功能的问题。以下将详细阐述本实施例的一种双向升降压型直流变换电路的原理及实施方式，使本领域技术人员不需要创造性劳动即可理解本实施例的一种双向升降压型直流变换电路。

如图1所示，本实施例提供一种双向升降压型直流变换电路，所述双向升降压型直流变换电路1包括：用于提供输出电压的第一蓄电池11和第二蓄电池12；分别与所述第一蓄电池11和所述第二蓄电池12相连，可从所述第一蓄电池11向所述第二蓄电池12方向降压同时可从所述第二蓄电池12向所述第一蓄电池11方向降压的双向降压模块13；分别与所述第一蓄电池11和所述第二蓄电池12相连，可从所述第一蓄电池11向所述第二蓄电池12方向升压同时可从所述第二蓄电池12向所述第一蓄电池11方向升压的双向升压模块14。

具体地，如图2所示，本实施例中的双向升降压型直流变换电路1形成蓄电池能量转储电路或者双向升降压型直流变换器，其中，本实施例中的双向升降压型直流变换电路1包括从左到右为升降压型单向直流变换电路，从右到左为升降压型单向直流变换电路。第一蓄电池11提供电压U1，第二蓄电池12提供电压U2。第一蓄电池11的第一端和第二端分别用于连接火线P1和零线N1，第二蓄电池12的第一端和第二端分别用于连接火线P2和零线N2。

所述双向降压模块13和所述双向升压模块14包括四只功率MOSFET、一个滤波电感L1、一个分流电阻、两只蓄电池，其中图1中的第一蓄电池11和第二蓄电池12即为图2中的第一蓄电池B1和第二蓄电池B2，以下以第一蓄电池B1和第二蓄电池B2分别代替第一蓄电池11和第二蓄电池12进行说明。

具体地，于本实施例中，所述双向降压模块13包括可从所述第一蓄电池B1向所述第二蓄电池B2方向(即从左到右)降压的第一方向降压单元，所述第一方向降压单元包括：第一方向降压充电子单元，由依次设置于所述第一蓄电池B1的第一端与所述第二蓄电池B2的第一端之间的导线上的第一场效晶体管S1，滤波电感L1和第三场效晶体管S3以及设置于所述第一蓄电池B1的第二端与所述第二蓄电池B2的第二端之间的导线上的分流电阻R1组成的环路形成；第一方向降压续流子单元，由所述滤波电感L1，所述第三场效晶体管S3，所述第二蓄电池B2，所述分流电阻R1以及一端连接于所述第一场效晶体管S1和所述滤波电感L1之间的线路上另一端连接于所述分流电阻R1和所述第一蓄电池B1之间的线路上的第二场效晶体管S2组成的环路形成。

通过控制第一场效晶体管S1的PWM占空比，能量可以由第一蓄电池B1转储到第二蓄电池B2，实现从第一蓄电池B1到第二蓄电池B2的降压。

于本实施例中，所述双向降压模块13包括可从所述第二蓄电池B2向所述第一蓄电池B1方向(即从右到左)降压的第二方向降压单元，所述第二方向降压单元包括：第二方向降压充电子单元，由所述第二蓄电池B2，所述第三场效晶体管S3，所述滤波电感L1，所述第一场效晶体管S1，所述第一蓄电池B1以及所述分流电阻R1组成的环路形成；第二方向降压续流子单元，由所述滤波电感L1，所述第一场效晶体管S1，所述第一蓄电池B1，所述分流电阻R1以及一端连接于所述第三场效晶体管S3和所述滤波电感L1之间的线路上另一端连接于所述分流电阻R1和所述第二蓄电池B2之间的线路上的第四场效晶体管S4组成的环路形成。

通过控制所述第三场效晶体管S3的PWM占空比，能量可以由第二蓄电池B2转储到第一蓄电池B1，实现从第二蓄电池B2到第一蓄电池B1的降压。

于本实施例中，所述双向升压模块14包括可从所述第一蓄电池B1向所述第二蓄电池B2方向升压的第一方向升压单元，所述第一方向升压单元包括：第一方向升压充电子单元，由所述第一蓄电池B1，所述第一场效晶体管S1，所述滤波电感L1，所述第四场效晶体管S4以及所述分流电阻R1组成的环路形成；第一方向降压续流子单元，由所述滤波电感L1，所述第三场效晶体管S3，所述第二蓄电池B2，所述分流电阻R1，所述第一蓄电池B1以及所述第一场效晶体管S1组成的环路形成。

通过控制所述第四场效晶体管S4的PWM占空比，能量可以由第二蓄电池B2转储到第一蓄电池B1，实现从第一蓄电池B1到第二蓄电池B2的升压。

于本实用新型的一实施例中，所述双向升压模块14包括可从所述第二蓄电池B2向所述第一蓄电池B1方向升压的第二方向升压单元，所述第二方向升压单元包括：第二方向升压充电子单元，由所述第二蓄电池B2，所述第三场效晶体管S3，所述滤波电感L1，所述第二场效晶体管S2以及所述分流电阻R1组成的环路形成；第二方向升压续流子单元，由所述滤波电感L1，所述第一场效晶体管S1，所述第一蓄电池B1，所述分流电阻R1，所述第二蓄电池B2以及所述第三场效晶体管S3组成的环路形成。

通过控制所述第二场效晶体管S2的PWM占空比，能量可以由第二蓄电池B2转储到第一蓄电池B1，实现从第二蓄电池B2到第一蓄电池B1的升压。

实际工作时，根据第一蓄电池B1与第二蓄电池B2的电压等级和能量传输方向，选择不同的工作模式。

于本实施例中，所述第一场效晶体管S1反并联一个二极管FWD1，所述第二场效晶体管S21反并联一个二极管FWD2，所述第三场效晶体管S31反并联一个二极管FWD3，所述第四场效晶体管S41反并联一个二极管FWD4。

所述分流电阻R1流过的电流在数值上等于流过所述滤波电感L1的电流，通过检测所述分流电阻R1的端电压，可以检测到所述滤波电感L1的电流，而所述滤波电感L1的电流是反映工作中相应功率MOSFET的电流，因此可以基于单只分流电阻R1实施电流闭环控制和过流保护。

本实施例中，各组件的参数选取优选如下：所述第一场效晶体管S1，所述第二场效晶体管S2，所述第三场效晶体管S3以及所述第四场效晶体管S4开关频率优选为50kHz。滤波电感L1(L1)：500H，铁氧体材料；第一蓄电池B1(B1)：24V，20Ah；第二蓄电池B2(B2)：48V，20Ah；场效晶体管MOSFET(S1与FWD1、S2与FWD2、S3与FWD3、S4与FWD4)：电压100V，电流50A/100℃，恢复时间小于25ns。分流电阻R1(R1)：2mΩ，功率5W，为水泥电阻或合金电阻。

综上所述，本实用新型充分复用每个元器件的功能，可以实现双向升降压变换。本实用新型具有电路结构简单，使用器件数量少，控制容易，功率电路成本较低的优点。所以，本实用新型有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。