[實(shí)用新型]寬輸入范圍直流放電裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201220576602.8
• 申請(qǐng)日: 2012-11-05
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN203104288U
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-07-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王仕城;易虎;張益寧
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 北京索英電氣技術(shù)有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H02M3/155
• 分類(lèi)號(hào): H02M3/155
• 代理公司: 北京市卓華知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11299
• 代理人: 陳子英

本實(shí)用新型屬于直流電能控制和轉(zhuǎn)換技術(shù)領(lǐng)域，主要涉及一種可對(duì)直流電源的放電過(guò)程中的電壓、電流進(jìn)行控制的裝置。

DC/DC變換器是直流電源充放電控制裝置的核心器件，其升壓比通常取決于控制開(kāi)關(guān)管的PWM占空比，受PWM占空比限制，傳統(tǒng)的DC/DC變換器的典型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖1所示，其工作時(shí)，輸入端連接電壓較低的直流電源，其輸出端連接電壓較高的直流母線，當(dāng)電流由輸入端流向輸出端，變換器控制直流電源的放電過(guò)程，反之，變換器控制直流電源的充電過(guò)程。這種變換器的升壓比一般不超過(guò)5:1。

在較多的應(yīng)用場(chǎng)合，直流電源的電壓較低，而要求其變換后的輸出電壓較高，升壓比要求達(dá)到10倍以上。在這種應(yīng)用場(chǎng)合，傳統(tǒng)的充放電控制裝置的電壓輸入范圍偏窄，升壓比偏低，難以滿足這類(lèi)直流電源的放電控制要求。

為了提高升壓比，目前普遍采用多個(gè)DC?DC模塊級(jí)聯(lián)的方式獲得高增益比的DC?DC變換器。其缺點(diǎn)是開(kāi)關(guān)器件過(guò)多，電路拓?fù)鋸?fù)雜，增加了電路的硬件成本，且控制變得復(fù)雜，同時(shí)還降低了變換器的整體效率，即相應(yīng)地降低了充放電控制裝置的效率。

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本實(shí)用新型提供了一種寬輸入范圍直流放電裝置，具有電壓輸入范圍寬、升壓比高的特點(diǎn)，由于沒(méi)有復(fù)雜的多個(gè)的DC?DC模塊級(jí)聯(lián)的結(jié)構(gòu)，因此硬件簡(jiǎn)單、成本低，使得本實(shí)用新型可滿足部分高增益比應(yīng)用場(chǎng)合。

本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是：一種寬輸入范圍直流放電裝置，包括數(shù)字控制模塊和受其控制的由一路或多路并聯(lián)的直流變換電路組成的主功率電路，每一路所述直流變換電路的直流輸入端設(shè)有電池模塊接線端子，所述直流變換電路包括第一、第二電感，第一、第二電容以及由第一、第二功率開(kāi)關(guān)管串聯(lián)組成的橋臂單元，所述橋臂單元與所述第二電容連接形成回路，所述第一、第二電感串聯(lián)構(gòu)成電感支路，兩電感之間的電結(jié)點(diǎn)連接第一電容的正極，第一、第二電容的負(fù)極相連接并構(gòu)成負(fù)輸入端和負(fù)輸出端，所述電感支路的靠近第一電感的一端構(gòu)成正輸入端，靠近第二電感的一端連接所述第一、第二功率開(kāi)關(guān)管之間的電結(jié)點(diǎn)，第二電容的正極構(gòu)成正輸出端，所述第一、第二電感之間串接有第二二極管，所述第二二極管的負(fù)極連接所述第一電容的正極，所述第二二極管的正極與第一、第二功率開(kāi)關(guān)管之間的電結(jié)點(diǎn)之間設(shè)有一支路，該支路上設(shè)有第一二極管，所述第一二極管的正極連接所述第二二極管的正極。

所述第一、第二功率開(kāi)關(guān)管可以為MOS管、IGBT管、碳化硅SiC功率器件或IGCT可控型功率開(kāi)關(guān)器件。

所述第一、第二功率開(kāi)關(guān)管采用同種型號(hào)的開(kāi)關(guān)管，且為同向串聯(lián)連接，當(dāng)所述第一、第二功率開(kāi)關(guān)管采用P型器件時(shí)，與所述第二電容的負(fù)極相連的所述橋臂單元的一端可以為所述第二功率開(kāi)關(guān)管的發(fā)射極或源極；當(dāng)所述第一、第二功率開(kāi)關(guān)管采用N器件時(shí)，與所述第二電容的負(fù)極相連的所述橋臂單元的一端可以為所述第二功率開(kāi)關(guān)管的集電極或漏極。

所述第一、第二功率開(kāi)關(guān)管采用同種型號(hào)的開(kāi)關(guān)管，且為同向串聯(lián)連接，當(dāng)所述第一、第二功率開(kāi)關(guān)管采用P型器件時(shí)，與所述第二電容的負(fù)極相連的所述橋臂單元的一端可以為所述第二功率開(kāi)關(guān)管的發(fā)射極或源極；當(dāng)所述第一、第二功率開(kāi)關(guān)管采用N器件時(shí)，與所述第二電容的負(fù)極相連的所述橋臂單元的一端可以為所述第二功率開(kāi)關(guān)管的集電極或漏極。

針對(duì)上述任意一種技術(shù)方案，還優(yōu)選設(shè)有雙路切換開(kāi)關(guān)，所述雙路切換開(kāi)關(guān)設(shè)在所述寬輸入范圍直流放電裝置的正輸入端與第一電感之間以及所述正輸入端與第一電容的正極之間。

所述數(shù)字控制模塊包括沿信號(hào)走向依次連接的信號(hào)采集與處理電路、控制電路和驅(qū)動(dòng)電路，所述驅(qū)動(dòng)電路的輸出端連接所述第一、第二功率開(kāi)關(guān)管的控制端，所述信號(hào)采集與處理電路的輸入端連接所述直流變換電路的直流輸入端上的電壓和/或電流采樣點(diǎn)，

所述信號(hào)采集與處理電路用于采集所述直流變換電路的直流輸入電壓和/或電流信號(hào)并進(jìn)行放大、濾波、A/D轉(zhuǎn)換的信號(hào)處理；

所述控制電路用于將處理后的直流輸入電壓和/或電流數(shù)據(jù)與預(yù)設(shè)的或人為給定的目標(biāo)電壓和/或電流數(shù)據(jù)進(jìn)行比較、計(jì)算，并輸出可改變所述驅(qū)動(dòng)電路的輸出的控制信號(hào)；

所述驅(qū)動(dòng)電路用于輸出占空比可調(diào)的方波。

本實(shí)用新型的有益效果是：

通過(guò)對(duì)放電裝置的主功率部分電路所做的簡(jiǎn)單改進(jìn)，即在傳統(tǒng)的DC?DC電路基礎(chǔ)上增加少量的二極管和電容器件，就獲得了較高的、傳統(tǒng)直流DC?DC變換電路所無(wú)法達(dá)到的寬電壓輸入范圍和升壓比，因此可較好地滿足電壓較低的直流電源高升壓比的放電要求。