一種直流-直流雙向變換電路和供電電源的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電力電子技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種直流-直流雙向變換電路和供電電 源。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，不間斷電源（UPS，Uninterrupted Power Supply)為了保證不間斷供電，電 池通過(guò)特定電路掛接UPS中的功率因數(shù)校正（PFC，Power Factor Correction)電路上，或 者掛接在PFC電路的直流母線上，UPS在使用過(guò)程中存在電池充放電的過(guò)程。在電池需要 充電時(shí)，直流母線通過(guò)充電器電路為電池充電，充電器電路為一個(gè)Buck電路；在無(wú)市電或 者市電低壓時(shí)，電池通過(guò)放電器電路對(duì)直流母線升壓，放電器電路為Boost電路。
[0003] 對(duì)于小功率UPS來(lái)說(shuō)，由于電池電壓較低、直流母線的電壓較高，兩者壓差較大， 這使得充電器電路和放電器電路需要分開(kāi)設(shè)計(jì)，充電器電路和放電器電路的元器件不能共 用。當(dāng)充電器電路工作時(shí)，放電器電路處于空閑狀態(tài)，當(dāng)放電器電路工作時(shí)，充電器電路處 于空閑狀態(tài)。
[0004] 由于給UPS中掛接的電池配置的充電器電路和放電器電路是分開(kāi)設(shè)計(jì)的，這增大 了 UPS的體積，提高了 UPS的成本，降低了 UPS的功率密度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明實(shí)施例提供了一種直流-直流雙向變換電路和供電電源，用以解決目前給 UPS中掛接的電池配置的充電器電路和放電器電路是分開(kāi)設(shè)計(jì)的，這會(huì)導(dǎo)致UPS的體積增 大、成本提高、功率密度降低的問(wèn)題。
[0006] 第一方面提供一種直流-直流雙向變換電路，包括變壓器、第一開(kāi)關(guān)單元、第二開(kāi) 關(guān)單元、第一電容和第二電容；
[0007] 所述變壓器的原邊繞組和副邊繞組中的一組繞組、第一電容和第一開(kāi)關(guān)單元串聯(lián) 構(gòu)成第一支路，所述第一支路連接在電池組的正極和不間斷電源的正直流母線之間，所述 第二電容與所述第一支路并聯(lián)；
[0008] 所述變壓器的原邊繞組和副邊繞組中的另一組繞組和第二開(kāi)關(guān)單元串聯(lián)構(gòu)成第 二支路，所述第二支路連接在所述電池組的正極和所述電池組的負(fù)極之間；所述電池組的 負(fù)極與所述不間斷電源的負(fù)直流母線相連。
[0009] 結(jié)合第一方面，在第一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述電路還包括第三電容，所述第三 電容與所述第一開(kāi)關(guān)單元并聯(lián)。
[0010] 結(jié)合第一方面，在第二種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述電路還包括第三開(kāi)關(guān)單元；
[0011] 所述變壓器的原邊繞組和副邊繞組中的一組繞組和所述第一電容串聯(lián)后的電路 與所述第三開(kāi)關(guān)單元并聯(lián)，并聯(lián)后的電路與所述第一開(kāi)關(guān)單元串聯(lián)。
[0012] 結(jié)合第一方面的第二種可能的實(shí)現(xiàn)方式，在第三種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述電路 還包括第四電容；所述變壓器的原邊繞組和副邊繞組中的一組繞組和所述第一電容串聯(lián)后 的電路，與所述第三開(kāi)關(guān)單元和所述第四電容串聯(lián)后的電路并聯(lián)。
[0013] 結(jié)合第一方面，在第四種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述電路還包括第一諧振電感，所述 第一諧振電感串聯(lián)在所述第一支路中。
[0014] 結(jié)合第一方面，在第五種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述電路還包括第五電容，所述第五 電容與所述第二開(kāi)關(guān)單元并聯(lián)。
[0015] 結(jié)合第一方面，在第六種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述電路還包括第四開(kāi)關(guān)單元和第 六電容；
[0016] 所述第四開(kāi)關(guān)單元和所述第六電容串聯(lián)后的電路與所述變壓器的原邊繞組和副 邊繞組中的另一組繞組并聯(lián)，并聯(lián)后的電路與所述第二開(kāi)關(guān)單元串聯(lián)。
[0017] 結(jié)合第一方面，在第七種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述電路還包括第二諧振電感，所述 第二諧振電感串聯(lián)在所述第二支路中。
[0018] 第二方面提供一種供電電源，包括不間斷電源，以及第一方面和第一方面的第一 種可能的實(shí)現(xiàn)方式至第一方面的第七種可能的實(shí)現(xiàn)方式中的任一種直流-直流雙向變換 電路。
[0019] 本發(fā)明實(shí)施例的有益效果包括：
[0020] 本發(fā)明實(shí)施例提供的一種直流-直流雙向變換電路和供電電源可以通過(guò)設(shè)計(jì)變 壓器的原邊繞組和副邊繞組的匝數(shù)比來(lái)克服電池組的電壓低于不間斷電源的正、負(fù)直流母 線上的電壓的問(wèn)題，從而在電池組充電和放電時(shí)可以共用該直流-直流雙向變換電路，進(jìn) 而減小使用該直流-直流雙向變換電路的UPS的體積，降低UPS的成本，并提高UPS的功率 密度。
【附圖說(shuō)明】
[0021] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的直流-直流雙向變換電路的結(jié)構(gòu)圖之一；
[0022] 圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的直流-直流雙向變換電路的結(jié)構(gòu)圖之二；
[0023] 圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的直流-直流雙向變換電路的結(jié)構(gòu)圖之三；
[0024] 圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的直流-直流雙向變換電路的結(jié)構(gòu)圖之四；
[0025] 圖5為本發(fā)明實(shí)施例提供的直流-直流雙向變換電路的結(jié)構(gòu)圖之五；
[0026] 圖6為某一實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景中的直流-直流雙向變換電路的結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027] 本發(fā)明實(shí)施例提供的一種直流-直流雙向變換電路和供電電源可以通過(guò)設(shè)計(jì)變 壓器的原邊繞組和副邊繞組的匝數(shù)比來(lái)克服電池組的電壓低于不間斷電源的正、負(fù)直流母 線上的電壓的問(wèn)題，從而使得在電池組充、放電時(shí)均可以利用該直流_直流雙向變換電路， 提高使用該直流-直流雙向變換電路的UPS的體積，降低UPS的成本，并提高UPS的功率密 度。
[0028] 下面結(jié)合說(shuō)明書(shū)附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例提供的一種直流-直流雙向變換電路和供 電電源的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行說(shuō)明。
[0029] 本發(fā)明實(shí)施例提供的一種直流-直流雙向變換電路和供電電源，如圖1所示，包括 變壓器T、第一開(kāi)關(guān)單元11、第二開(kāi)關(guān)單元12、第一電容C1和第二電容C2;
[0030] 變壓器T的原邊繞組和副邊繞組中的一組繞組、第一電容Cl和第一開(kāi)關(guān)單元11 串聯(lián)構(gòu)成第一支路，所述第一支路連接在電池組13的正極和不間斷電源的正直流母線 BUS+之間，第二電容C2與所述第一支路并聯(lián)；
[0031] 變壓器T的原邊繞組和副邊繞組中的另一組繞組和第二開(kāi)關(guān)單元12串聯(lián)構(gòu)成第 二支路，所述第二支路連接在電池組13的正極和電池組13的負(fù)極之間；電池組13的負(fù)極 與不間斷電源的負(fù)直流母線BUS-相連。
[0032] 下面均以變壓器的副邊繞組、第一電容C1和第一開(kāi)關(guān)單元串聯(lián)構(gòu)成第一支路，變 壓器的原邊繞組和第二開(kāi)關(guān)單元串聯(lián)構(gòu)成第二支路為例進(jìn)行說(shuō)明。
[0033] 在電池組充電時(shí)，第一開(kāi)關(guān)單元導(dǎo)通、第二開(kāi)關(guān)單元關(guān)斷，不間斷電源的正、負(fù)直 流母線通過(guò)第一支路為電池組充電，并將能量?jī)?chǔ)存在變壓器的副邊繞組上和第一電容C1 上，同時(shí)由于變壓器的原邊繞組和副邊繞組之間的互感，因此，變壓器的原邊繞組上也會(huì)存 儲(chǔ)能量；在第一開(kāi)關(guān)單元關(guān)斷、第二開(kāi)關(guān)單元導(dǎo)通后，可以利用變壓器的原邊繞組上存儲(chǔ)的 能量來(lái)繼續(xù)為電池組充電。在電池組放電以對(duì)不間斷電源的正、負(fù)直流母線升壓時(shí)，第二開(kāi) 關(guān)單元導(dǎo)通、第一開(kāi)關(guān)單元關(guān)斷，電池組通過(guò)第二支路放電，并將能量存儲(chǔ)在變壓器的原邊 繞組上，同樣地，由于變壓器的原邊繞組和副邊繞組之間的互感，因此，變壓器的副邊繞組 上也會(huì)存儲(chǔ)能量，而在變壓器的副邊繞組上存儲(chǔ)能量時(shí)，與變壓器的副邊繞組串聯(lián)的第一 電容C1上約會(huì)存儲(chǔ)能量；在第二開(kāi)關(guān)單元關(guān)斷、第一開(kāi)關(guān)單元導(dǎo)通后，可以利用變壓器的 副