[發明專利]UPS隔離型雙向直流變換器

無效

• 申請號: 201210386184.0
• 申請日: 2012-10-12
• 公開（公告）號: CN102882417A
• 公開（公告）日: 2013-01-16
• 發明（設計）人: 胡高宏;曹海軍
• 申請（專利權）人: 廣東易事特電源股份有限公司
• 主分類號: H02M7/757
• 分類號: H02M7/757;H02M3/335;H02J7/02
• 代理公司: 東莞市華南專利商標事務所有限公司 44215
• 代理人: 雷利平

技術領域

本申請屬于UPS領域，尤其涉及UPS隔離型雙向直流變換器。

背景技術

在以往的后備或者在線小功率（3KW以下）的UPS中，直流變換器都是以推挽單向升壓拓撲為主，此拓撲是將較低的電池(作為后備電源)電壓升到所需要的直流母線電壓，然后再轉為后級的逆變輸入。在以往的推挽電路中，只是能量單向傳輸，反過來卻無法對電池有效地充電，從而此拓撲需要增加外置的充電器，而外置的充電器一般采用FLYBACK電路，導致充電功率做不大，充電電流也偏小，如果需要更大的充電電流，就必須并聯幾塊同樣充電器，成本高，體積大，穩定性也不好，因此，使用原有的帶推挽電路的直流變換器，缺點是元件多，總體成本高。由于推挽電路只用于把直流轉換成交流，并不用作把交流轉換成直流，故如果以不接外置的充電器的方式實現能量雙向傳輸，就需要在變壓器兩側均采用全橋電路，或者變壓器低壓側采用全橋電路且高壓側采用半橋電路，導致結構復雜，成本高。

發明內容

本申請的目的是給出結構簡單，實現成本低的UPS隔離型雙向直流變換器。

發明人發現，在UPS隔離型雙向直流變換器中，一直只被用于把后備電源的直流電轉換成交流電的推挽電路其實也可以用于讓后備電源接受變壓器低壓繞組的交流充電。

在此思路下，給出UPS隔離型雙向直流變換器，其特征是：

包括內置有開關管控制單向通斷的推挽電路和半橋電路；

包括變壓器，其低壓繞組經推挽電路接到后備電源，其高壓繞組經半橋電路接到直流母線電容；

通過導通推挽電路的開關管并關斷半橋電路的開關管，實現后備電源向直流母線電容升壓放電；

通過關斷推挽電路的開關管并導通半橋電路的開關管，實現后備電源被直流母線電容降壓充電。

推挽電路作雙向使用，這就不僅能把較低的電池電壓升到所需的直流母線電壓，再轉為后級的逆變輸入，反過來，還可以把變壓器高壓側的能量傳遞給后備電源，從而實現對后備電源充電，達成能量雙向變換的功能，而且兩個方向的能量轉換可為同樣的功率。在變壓器的低壓側，推挽電路作雙向使用，此處無須均采用全橋電路，結構簡單，實現成本低。

推挽電路和/或半橋電路的開關管處可以僅利用開關管自身的寄生二極管讓充電電流/放電電流通過，也可以用反向二極管并聯推挽電路和/或半橋電路的開關管以使充電電流/放電電流通過。

進一步地，在變壓器高壓側串接有續流電感以保持電流平穩。

附圖說明

圖1是UPS隔離型雙向直流變換器的電路圖。

圖2是另一UPS隔離型雙向直流變換器的電路圖。

圖3顯示圖1的升壓開關周期工作狀態一。

圖4顯示圖1的升壓開關周期工作狀態二。

圖5顯示圖1的升壓開關周期工作狀態三。

圖6顯示圖1的升壓開關周期工作狀態四。

圖7顯示圖1的降壓開關周期工作狀態一。

圖8顯示圖1的降壓開關周期工作狀態二。

圖9顯示圖1的降壓開關周期工作狀態三。

圖10顯示圖1的降壓開關周期工作狀態四。

具體實施方式

UPS隔離型雙向直流變換器如圖1。變壓器的原邊繞組L1和L2是低壓繞組，其經推挽電路接到作為后備電源的電池，推挽電路內置有開關管Q1和Q2控制單向通斷；變壓器的副邊繞組L3是高壓繞組，其經半橋電路接到直流母線電容C1和C2，半橋電路內置有開關管Q3和Q4控制單向通斷。

通過輪流導通推挽電路的開關管Q1和Q2，并且關斷半橋電路的開關管Q3和Q4，實現后備電源向直流母線電容升壓放電。首先開關管Q1導通Q2關斷，電流流向如圖3所示，電流從電池正極流出，經原邊繞組L1和開關管Q1回到電池負極，形成回路。由于變壓器原邊繞組L1的2腳連電池正極，根據變壓器繞組的同名端關系，變壓器2腳和6腳是同名端，故變壓器副邊繞組L3的6腳電壓為正極，副邊繞組L3通過寄生二極管D4和續流電感L向直流母線電容C2放電。

然后開關管Q1關斷Q2關斷，此時續流電感L的電流還是8腳流向7腳，電流流向如圖4所示，副邊繞組L3通過寄生二極管D4和續流電感L向直流母線電容C2放電。