CN103715746B - 一种ups及其dc/dc电路 - Google Patents

一种ups及其dc/dc电路 Download PDF

Info

Publication number
CN103715746B
CN103715746B CN201210374995.9A CN201210374995A CN103715746B CN 103715746 B CN103715746 B CN 103715746B CN 201210374995 A CN201210374995 A CN 201210374995A CN 103715746 B CN103715746 B CN 103715746B
Authority
CN
China
Prior art keywords
unit
circuit
tap
isolating transformer
diode
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201210374995.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103715746A (zh
Inventor
倪同
宋淼
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Vertiv Tech Co Ltd
Original Assignee
Emerson Network Power Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Emerson Network Power Co Ltd filed Critical Emerson Network Power Co Ltd
Priority to CN201210374995.9A priority Critical patent/CN103715746B/zh
Priority to PCT/CN2012/083440 priority patent/WO2013097526A1/zh
Priority to EP12861714.9A priority patent/EP2800230B1/en
Priority to PCT/CN2013/077378 priority patent/WO2014048141A1/zh
Priority to EP13841938.7A priority patent/EP2903125B1/en
Publication of CN103715746A publication Critical patent/CN103715746A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103715746B publication Critical patent/CN103715746B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
    • H02M3/325Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/335Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/33569Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having several active switching elements
    • H02M3/33576Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having several active switching elements having at least one active switching element at the secondary side of an isolation transformer
    • H02M3/33584Bidirectional converters
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/02Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from ac mains by converters
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J9/00Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting
    • H02J9/04Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source
    • H02J9/06Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source with automatic change-over, e.g. UPS systems
    • H02J9/062Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source with automatic change-over, e.g. UPS systems for AC powered loads
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2207/00Indexing scheme relating to details of circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J2207/20Charging or discharging characterised by the power electronics converter
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
    • H02M3/325Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/335Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/33569Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having several active switching elements
    • H02M3/33571Half-bridge at primary side of an isolation transformer
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
    • H02M3/325Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/335Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/33569Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having several active switching elements
    • H02M3/33573Full-bridge at primary side of an isolation transformer
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
    • H02M3/325Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/335Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/337Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only in push-pull configuration

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Emergency Management (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)
  • Stand-By Power Supply Arrangements (AREA)

Abstract

本发明公开了一种不间断电源的DC/DC电路,该DC/DC电路为双向DC/DC电路,且所述双向DC/DC电路连接在母线和电池之间;在充电模式下,所述双向DC/DC电路从所述母线取电,并为所述电池充电;在放电模式下,所述双向DC/DC电路从所述电池取电,并为所述母线供电。实施本发明的技术方案,在UPS中由于将充电电路和放电电路统一成一个DC/DC电路,而该DC/DC电路为双向DC/DC电路,既可以实现充电功能又可以实现放电功能,可使得该UPS的体积减小、成本减小、热点集中,顺应了产品小型化的趋势。

Description

一种UPS及其DC/DC电路
技术领域
本发明涉及电源领域,尤其涉及一种UPS及其DC/DC电路。
背景技术
传统的UPS(uninterrupted power supply,不间断电源)结构如图1和2所示,该结构包含充独立设计的充电电路和放电电路,而充电电路和放电电路均是DC/DC电路。在市电供电模式时,市电直接或经PFC整流电路整流后,再经充电电路为电池充电;在电池供电模式时,电池放电,经放电电路后为逆变电路提供输入电压,以便为负载供电。然而,如图1和图2所示,不管充电电路如何挂接(耦合),传统的充电电路和放电电路是UPS系统的两个独立的部分,这样的UPS体积较大、成本较高、热点不集中,不利于产品的小型化趋势。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于,针对现有技术上述UPS体积较大、成本较高、热点不集中的缺陷,提供一种UPS及其DC/DC电路,该UPS体积较小、成本较低、热点集中,顺应了产品小型化的趋势。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:构造一种不间断电源的DC/DC电路,其特征在于,所述DC/DC电路为双向DC/DC电路,且所述双 向DC/DC电路连接在母线和电池之间;
在充电模式下,所述双向DC/DC电路从所述母线取电,并为所述电池充电;在放电模式下,所述双向DC/DC电路从所述电池取电,并为所述母线供电。
在本发明所述的不间断电源的DC/DC电路中,所述双向DC/DC电路包括:
隔离变压器;
设置在所述隔离变压器原边的第一选择单元、第一斩波单元、第一整流单元;及
设置在所述隔离变压器副边的第二选择单元、第二斩波单元和第二整流单元;而且,
在充电模式下,所述第二选择单元选择所述第二斩波单元工作,所述第一选择单元选择所述第一整流单元工作;在放电模式下,所述第一选择单元选择所述第一斩波单元工作,所述第二选择单元选择所述第二整流单元工作。
在本发明所述的不间断电源的DC/DC电路中,所述隔离变压器的原边和/或副边具有多个可控抽头,且所述第一斩波单元、所述第一整流单元分别连接所述隔离变压器的原边的不同可控抽头,和/或,所述第二斩波单元、所述第二整流单元分别连接所述隔离变压器的副边的不同可控抽头。
在本发明所述的不间断电源的DC/DC电路中,所述第一斩波单元、第二斩波单元为推挽斩波单元、全桥斩波单元或半桥斩波单元。
在本发明所述的不间断电源的DC/DC电路中,所述第一整流单元、第二整流单元为全桥整流单元、全波整流单元、倍压整流单元或倍流整流单元。
在本发明所述的不间断电源的DC/DC电路中,所述第一选择单元、第二 选择单元为继电器和/或固态开关。
在本发明所述的不间断电源的DC/DC电路中,在所述第一选择单元、第二选择单元为继电器时,所述继电器包括至少一个单刀单掷继电器、单刀双掷继电器或双刀双掷继电器。
在本发明所述的不间断电源的DC/DC电路中,所述双向DC/DC电路还包括设置在所述隔离变压器原边和/或副边的电流互感器或霍尔传感器,所述电流互感器或霍尔传感器用于对隔离变压器原边和/或副边的电流进行采样。
在本发明所述的不间断电源的DC/DC电路中,双向DC/DC电路还包括设置在所述隔离变压器原边和副边的滤波电感。
在本发明所述的不间断电源的DC/DC电路中,所述第一选择单元包括单刀单掷的第一继电器,所述第二选择单元包括单刀双掷的第二继电器,所述第一斩波单元包括第一开关管、第二开关管,所述第二斩波单元包括第三开关管、第四开关管,所述第一整流单元包括第一二极管、第二二极管,所述第二整流单元包括第三二极管、第四二极管,所述双向DC/DC电路还包括设置在所述隔离变压器原边的第一滤波电感、设置在所述隔离变压器副边的第二滤波电感及设置在所述隔离变压器原边的电流互感器,而且,
所述电池的正端连接隔离变压器原边的第二抽头即中间抽头,所述电池的负端通过第一继电器分别连第一开关管的第二端和第二开关管的第二端,第一开关管的第一端和第二开关管的第一端分别连接隔离变压器原边的第一抽头即同名端和第三抽头即异名端,隔离变压器原边的第一抽头和第三抽头还通过电流互感器分别连接第一二极管的负极和第二二极管的负极,第一二极管的正极和第二二极管的正极一并通过第一滤波电感连接电池的负端;隔离变压器副边的第三抽头即中间抽头连接正母线,隔离变压器副边的第一抽头和第五抽头 分别连接第三二极管的负极和第四二极管的负极,第三二极管的正极和第四二极管的正极一并通过第二滤波电感连接第二继电器的第一选择触头,隔离变压器副边的第二抽头和第四抽头分别连接第三开关管的第一端和第四开关管的第一端,第三开关管的第二端和第四开关管的第二端一并连接第二继电器的第二选择触头,第二继电器的动触头连接负母线。
在本发明所述的不间断电源的DC/DC电路中,所述第一选择单元包括单刀单掷的第一继电器、第三继电器,所述第二选择单元包括单刀双掷的第二继电器,所述第一斩波单元包括第一开关管、第二开关管,所述第二斩波单元包括第三开关管、第四开关管,所述第一整流单元包括第一二极管、第二二极管,所述第二整流单元包括第三二极管、第四二极管,所述双向DC/DC电路还包括设置在所述隔离变压器原边的第一滤波电感、设置在所述隔离变压器副边的第二滤波电感及设置在所述隔离变压器原边的电流互感器,而且,
所述电池的正端连接隔离变压器原边的第二抽头即中间抽头,所述电池的负端分别连第一开关管的第二端和第二开关管的第二端,第一开关管的第一端通过第一继电器连接隔离变压器原边的第一抽头即同名端,第二开关管的第一端通过第三继电器连接隔离变压器原边的第三抽头即异名端,隔离变压器原边的第一抽头和第三抽头还通过电流互感器分别连接第一二极管的负极和第二二极管的负极,第一二极管的正极和第二二极管的正极一并通过第一滤波电感连接电池的负端;隔离变压器副边的第三抽头即中间抽头连接正母线,隔离变压器副边的第一抽头和第五抽头分别连接第三二极管的负极和第四二极管的负极,第三二极管的正极和第四二极管的正极一并通过第二滤波电感连接第二继电器的第一选择触头,隔离变压器副边的第二抽头和第四抽头分别连接第三开关管的第一端和第四开关管的第一端,第三开关管的第二端和第四开关管的 第二端一并连接第二继电器的第二选择触头,第二继电器的动触头连接负母线。
本发明还构造一种UPS,所述UPS包括以上所述的DC/DC电路。
实施本发明的技术方案,在UPS中由于将充电电路和放电电路统一成一个DC/DC电路,而该DC/DC电路为双向DC/DC电路,既可以实现充电功能又可以实现放电功能,可使得该UPS的体积减小、成本减小、热点集中,顺应了产品小型化的趋势。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明,附图中:
图1是现有技术的第一种UPS的逻辑图;
图2是现有技术的第二种UPS的逻辑图;
图3是本发明UPS实施例一的逻辑图;
图4是本发明UPS中双向DC/DC电路实施例一的电路图;
图5是本发明UPS中双向DC/DC电路实施例二的电路图;
图6是本发明UPS中双向DC/DC电路实施例三的电路图;
图7是本发明UPS中双向DC/DC电路实施例四的电路图;
图8是本发明UPS中双向DC/DC电路实施例五的电路图;
图9是本发明UPS中双向DC/DC电路实施例六的电路图;
图10是本发明UPS中双向DC/DC电路实施例七的电路图。
具体实施方式
图3是本发明UPS实施例一的逻辑图,该UPS包括PFC整流电路20、 逆变电路30、电池BAT和DC/DC电路10,其中,PFC整流电路20用于在市电正常时对市电电压进行PFC整流,并为母线充电;逆变电路30用于对直流母线电压进行逆变,以便为负载供电。下面主要说明DC/DC电路10,该DC/DC电路连接在母线和电池BAT之间,且该DC/DC电路10为双向DC/DC电路,其中,在充电模式(市电供电时)下,双向DC/DC电路10从母线取电,并为电池BAT充电;在放电模式(市电异常)下,双向DC/DC电路10从电池BAT取电,并为母线供电。
实施该技术方案,在UPS中由于将充电电路和放电电路统一成一个DC/DC电路,而该DC/DC电路为双向DC/DC电路,既可以实现充电功能又可以实现放电功能,可使得该UPS的体积减小、成本减小、热点集中,顺应了产品小型化的趋势。
在本发明UPS的双向DC/DC电路的一个优选实施例的逻辑图中,该双向DC/DC电路包括隔离变压器、第一选择单元、第一斩波单元、第一整流单元、第二选择单元、第二斩波单元、第二整流单元。其中,第一选择单元、第一斩波单元、第一整流单元设置在隔离变压器原边,即电池侧;第二选择单元、第二斩波单元和第二整流单元设置在隔离变压器副边,即母线侧。而且,在充电模式下,第二选择单元选择第二斩波单元工作,第一选择单元选择第一整流单元工作;在放电模式下,第一选择单元选择第一斩波单元工作,第二选择单元选择第二整流单元工作。实施该技术方案,除使得UPS具备体积小、成本低、热点集中的优点外,由于在充电、放电时只共用隔离变压器,而放电模式下所使用的第一斩波单元与充电模式下所使用的第一整流单元完全独立,充电模式下所使用的第二斩波单元与放电模式下所使用的第二整流单元完全独立。因此,不管是对于电池侧,还是对于母线侧,将整流单元和斩波单元分开可以有 效的根据整流和斩波的需求来选择各自合适的器件,避免因为其中一个需求(耐压和反向恢复能力)要提高器件的耐压等级,造成实际应用中器件选型的困难。
在双向DC/DC电路中,优选地,隔离变压器的原边和/或副边具有多个可控抽头,当隔离变压器的原边有多个可控抽头时,第一斩波单元、第一整流单元分别连接隔离变压器的原边的不同可控抽头。当隔离变压器的副边有多个可控抽头时,第二斩波单元、第二整流单元分别连接隔离变压器的副边的不同可控抽头。当然,也可以隔离变压器的原边和副边同时具有多个不同的抽头。这样,可通过选择隔离变压器原边和/或副边的可控抽头,改变隔离变压器原边和副边的匝比,从而对充电或放电电压进行调节。另外,第一斩波单元、第二斩波单元可为推挽斩波单元、全桥斩波单元或半桥斩波单元;第一整流单元、第二整流单元可为全桥整流单元、全波整流单元、倍压整流单元或倍流整流单元。第一选择单元、第二选择单元可为继电器、固态开关等。继电器可包括至少一个单刀单掷继电器、单刀双掷继电器或双刀双掷继电器。此外,双向DC/DC电路还可包括设置在所述隔离变压器原边和/或副边的电流互感器或霍尔传感器,电流互感器或霍尔传感器用于对隔离变压器原边和/或副边的电流进行采样。
图4是本发明UPS中双向DC/DC电路实施例一的电路图,在电池侧:第一选择单元为继电器RLY1,该继电器RLY1为单刀单掷继电器。在第一斩波单元中,电池的正端BAT+连接隔离变压器T1原边的第二(中间)抽头,电池的负端BAT-通过继电器RLY1分别连MOS管Q1的源极和MOS管Q2的源极,MOS管Q1的漏极和MOS管Q2的漏极分别连接隔离变压器T1原边的第一抽头(同名端)和第三抽头(异名端)。在第一整流单元中,隔离变压器T1 原边的第一抽头和第三抽头还通过电流互感器T2分别连接二极管D1的负极和二极管D2的负极,二极管D1的正极和二极管D2的正极一并通过滤波电感L1连接电池的负端BAT-。另外,稳压电容C1并联在电池的正端BAT+和电池的负端BAT-之间。在母线侧:隔离变压器T1的副边共有5个抽头,其中,第三(中间)抽头连接母线电容C2的正级。第二选择单元为继电器RLY2,该继电器RLY2为单刀双掷继电器。在第二整流单元中,隔离变压器T1的副边的第一抽头和第五抽头分别连接二极管D3的负极和二极管D4的负极,二极管D3的正极和二极管D4的正极一并通过滤波电感L2连接继电器RLY2的第一选择触头。在第二斩波单元中,隔离变压器T1的副边的第二抽头和第四抽头分别连接IGBT管Q3的集电极和IGBT管Q4的集电极,IGBT管Q3的发射极和IGBT管Q4的发射极一并连接继电器RLY2的第二选择触头。继电器RLY2的动触头连接母线电容C2的负极。
下面介绍该双向DC/DC电路的工作原理:电池侧的第一斩波单元和母线侧的第二斩波单元均为推挽斩波单元,电池侧的第一整流单元和母线侧的第二整流单元均为全波整流单元。在充电模式下,首先,控制继电器RLY2的动触头连接第二选择触头,继电器RLY1断开,此时,第二斩波单元和第一整流单元工作。然后,控制IGBT管Q3、IGBT管Q4进行高频斩波,可以将从母线上取得的直流能量转化为高频脉冲,通过隔离变压器T1将高频脉冲的能量传递到电池侧,再经过二极管D1、D2形成的第一整理单元整流后,通过滤波电感L1滤波后给电池充电。在放电模式下,首先控制继电器RLY1闭合,继电器RLY2的动触头连接第一选择触头,此时,第一斩波单元和第二整流单元工作。然后,控制MOS管Q1和MOS管Q2进行高频斩波,将电池能量转换为高频脉冲,并通过隔离变压器T1传递到母线侧,再经过由二极管D3和二极 管D4组成的第二整流单元整流后,向母线供电。
图5是本发明UPS中双向DC/DC电路实施例二的电路图,该实施例相比图4所示的双向DC/DC电路,隔离变压器T1原边的电路结构相同,在此不做赘述,下面仅说明隔离变压器T1副边的电路结构。在该实施例中,母线侧为双母线结构,且第二斩波单元为半桥斩波单元,第二整流单元为全桥整流单元。在母线侧:隔离变压器T1的副边共有4个抽头,且第三抽头连接母线电容C2的负极和母线电容C3的正极。第二选择单元包括3个固态开关SWITCH1、SWITCH2、SWITCH3。在第二整流单元中,二极管D3、D4、D5、D6组成全桥整流桥,该全桥整流桥的两输入端分别通过固态开关SWITCH1、SWITCH3连接隔离变压器T1副边的第一抽头和第四抽头,该全桥整流桥的第一输出端通过滤波电感L2连接母线电容C2的正极,该全桥整流桥的第二输出端通过滤波电感L3连接母线电容C3的负极。在第二斩波单元中,IGBT管Q3的集电极连接母线电容C2的正极,IGBT管Q4的发射极连接母线电容C3的负极,IGBT管Q3的发射极和IGBT管Q4的集电极一并通过固态开关SWITCH2连接隔离变压器T1的副边的第二抽头。
下面说明该双向DC/DC电路的工作原理:在充电模式下,首先,控制固态开关SWITCH1、SWITCH3断开,固态开关SWITCH2闭合,继电器RLY1断开,此时,第二斩波单元和第一整流单元工作。然后,控制IGBT管Q3、IGBT管Q4进行高频斩波,可以将从母线上取得的直流能量转化为高频脉冲,通过隔离变压器T1将高频脉冲的能量传递到电池侧,再经过二极管D1、D2形成的第一整理单元整流后,通过滤波电感L1滤波后给电池充电。在放电模式下,首先控制继电器RLY1闭合,固态开关SWITCH1、SWITCH3闭合,固态开关SWITCH2断开,此时,第一斩波单元和第二整流单元工作。然后,控 制MOS管Q1和MOS管Q2进行高频斩波,将电池能量转换为高频脉冲,并通过隔离变压器T1传递到母线侧,再经过由二极管D3、D4、D5、D6组成的第二整流单元整流后,向母线供电。
图6是本发明UPS中双向DC/DC电路实施例三的电路图,该实施例相比图4所示的双向DC/DC电路,所不同的仅是第一选择单元、第一斩波单元的电路结构。第一选择单元包括两个继电器RLY1-1、RLY1-2,该两个继电器RLY1-1、RLY1-2分别为单刀单掷继电器。在该第一斩波单元中,MOS管Q1的源极和MOS管Q1的源极一并接电池的负端BAT-,MOS管Q1的漏极通过继电器RLY1-1连接隔离变压器T1原边的第一抽头,MOS管Q1的漏极通过继电器RLY1-2连接隔离变压器T1原边的第三抽头。
该实施例的双向DC/DC电路的工作过程与实施例一的DC/DC电路的工作过程相同,所不同的仅是,在充电模式下,控制继电器RLY2的动触头连接第二选择触头,继电器RLY1-1、RLY1-2断开,此时,第二斩波单元和第一整流单元工作。在放电模式下,首先控制继电器RLY1-1、RLY1-2闭合,继电器RLY2的动触头连接第一选择触头,此时,第一斩波单元和第二整流单元工作。
图7是本发明UPS中双向DC/DC电路实施例四的电路图,该实施例相比图6所示的双向DC/DC电路,所不同的仅是,继电器RLY1-1的一端与二极管D1的负极一并接电流互感器T2的一端,继电器RLY1-2的一端与二极管D2的负极一并接电流互感器T2的另一端。在本实施例的双向DC/DC电路中,电流互感器T2不但可以在充电模式下采样电池电流,还可以在放电模式下采样电池电流。
图8是本发明UPS中双向DC/DC电路实施例五的电路图,该实施例相比图7所示的双向DC/DC电路,所不同的仅是,使用两个单刀单掷的继电器 RLY2-1、RLY2-2来替代单刀双掷的继电器RLY2,而且,继电器RLY2-1的一端连接滤波电感L2,继电器RLY2-2的一端连接IGBT管Q3、Q4。继电器RLY2-1的另一端和继电器RLY2-2的另一端均连接母线电容C2的负极。
图9是本发明UPS中双向DC/DC电路实施例六的电路图,该实施例相比图7所示的双向DC/DC电路,所不同的仅是,省去了电流互感器,即,二极管D1的负极与继电器RLY1-1的一端一并接隔离变压器T1原边的第一抽头,二极管D2的负极与继电器RLY1-2的一端一并接隔离变压器T1原边的第三抽头。另外,还需说明的是,电流互感器还可设置在隔离变压T1的副边。
以上实施例都是以隔离变压器的副边有多个可控抽头为例进行说明的,当然,隔离变压器的原边有多个可控抽头,例如,图10所示的本发明UPS中双向DC/DC电路实施例六的电路图,在电池侧:隔离变压器T1的原边共有5个抽头,其中,第三个(中间)抽头连接电池的正端BAT+。第一选择单元包括继电器RLY1-1、RLY1-2,该继电器RLY1-1、RLY1-2为单刀单掷继电器。在第一斩波单元中,电池的负端BAT-通过继电器RLY1-1分别连MOS管Q1的源极和MOS管Q2的源极,MOS管Q1的漏极和MOS管Q2的漏极分别连接隔离变压器T1原边的第二抽头和第四抽头。在第一整流单元中,电池的负端BAT-通过继电器RLY1-2、滤波电感L1分别连二极管D1的正极和二极管D2的正极,二极管D1的负极和二极管D2的负极分别通过电流互感器T2连接隔离变压器T1原边的第一抽头和第五抽头。另外,稳压电容C1并联在电池的正端BAT+和电池的负端BAT-之间。在母线侧:第二选择单元包括继电器RLY2,该继电器RLY2为单刀单掷继电器。在第二整流单元中,二极管D3、D4、D5、D6组成全桥的二极管整流桥,且该整流桥的两输入端分别连接隔离变压器T1的副边的第一抽头(同名端)和第三抽头(异名端),该整流桥的 第一输出端通过滤波电感L2连接母线电容C2的正极,该整流桥的第二输出端通过滤波电感L3连接母线电容C3的负极。在第二斩波单元中,IGBT管Q3的集电极连接母线电容C2的正极,IGBT管Q4的发射极连接母线电容C3的负极,IGBT管Q3的发射极和IGBT管Q4的集电极一并通过继电器RLY2连接隔离变压器T1副边的第一抽头,隔离变压器T1的第二(中间)抽头连接母线电容C2的负极和母线电容C3的正极。
该实施例的双向DC/DC电路的工作原理与图5所示的实施例的工作原理相类似,所不同的仅是,在充电模式下,继电器RLY2闭合,继电器RLY1-2闭合,继电器RLY1-1断开。在放电模式下,继电器RLY1-1闭合,继电器RLY1-2断开,继电器RLY2断开。
以上只是本发明的几个实施例,当然,在其它实施例中,第一斩波单元、第二斩波单元的形式可为推挽斩波单元、全桥斩波单元或半桥斩波单元,第一整流单元、第二整流单元的形式可为全桥整流单元、全波整流单元、倍压整流单元或倍流整流单元,而且,第一斩波单元、第二斩波单元、第一整流单元、第二整流单元的多种形式可进行不同的组合。另外,本发明也不限定MOS管、IGBT管的种类及电流采样点的位置,即电流互感器或霍尔传感器的位置。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的权利要求范围之内。

Claims (3)

1.一种不间断电源的DC/DC电路,其特征在于,所述DC/DC电路为双向DC/DC电路,且所述双向DC/DC电路连接在母线和电池之间;在充电模式下,所述双向DC/DC电路从所述母线取电,并为所述电池充电;在放电模式下,所述双向DC/DC电路从所述电池取电,并为所述母线供电;
所述双向DC/DC电路包括:
隔离变压器;
设置在所述隔离变压器原边的第一选择单元、第一斩波单元、第一整流单元;及
设置在所述隔离变压器副边的第二选择单元、第二斩波单元和第二整流单元;而且,
在充电模式下,所述第二选择单元选择所述第二斩波单元工作,所述第一选择单元选择所述第一整流单元工作;在放电模式下,所述第一选择单元选择所述第一斩波单元工作,所述第二选择单元选择所述第二整流单元工作;
所述第一选择单元包括单刀单掷的第一继电器,所述第二选择单元包括单刀双掷的第二继电器,所述第一斩波单元包括第一开关管、第二开关管,所述第二斩波单元包括第三开关管、第四开关管,所述第一整流单元包括第一二极管、第二二极管,所述第二整流单元包括第三二极管、第四二极管,所述双向DC/DC电路还包括设置在所述隔离变压器原边的第一滤波电感、设置在所述隔离变压器副边的第二滤波电感及设置在所述隔离变压器原边的电流互感器,而且,
所述电池的正端连接隔离变压器原边的第二抽头,所述电池的负端通过第一继电器分别连第一开关管的第二端和第二开关管的第二端,第一开关管的第一端和第二开关管的第一端分别连接隔离变压器原边的第一抽头和第三抽头,隔离变压器原边的第一抽头和第三抽头还通过电流互感器分别连接第一二极管的负极和第二二极管的负极,第一二极管的正极和第二二极管的正极一并通过第一滤波电感连接电池的负端;隔离变压器副边的第三抽头连接正母线,隔离变压器副边的第一抽头和第五抽头分别连接第三二极管的负极和第四二极管的负极,第三二极管的正极和第四二极管的正极一并通过第二滤波电感连接第二继电器的第一选择触头,隔离变压器副边的第二抽头和第四抽头分别连接第三开关管的第一端和第四开关管的第一端,第三开关管的第二端和第四开关管的第二端一并连接第二继电器的第二选择触头,第二继电器的动触头连接负母线。
2.一种不间断电源的DC/DC电路,其特征在于,所述DC/DC电路为双向DC/DC电路,且所述双向DC/DC电路连接在母线和电池之间;在充电模式下,所述双向DC/DC电路从所述母线取电,并为所述电池充电;在放电模式下,所述双向DC/DC电路从所述电池取电,并为所述母线供电;
所述双向DC/DC电路包括:
隔离变压器;
设置在所述隔离变压器原边的第一选择单元、第一斩波单元、第一整流单元;及
设置在所述隔离变压器副边的第二选择单元、第二斩波单元和第二整流单元;而且,
在充电模式下,所述第二选择单元选择所述第二斩波单元工作,所述第一选择单元选择所述第一整流单元工作;在放电模式下,所述第一选择单元选择所述第一斩波单元工作,所述第二选择单元选择所述第二整流单元工作;
所述第一选择单元包括单刀单掷的第一继电器、第三继电器,所述第二选择单元包括单刀双掷的第二继电器,所述第一斩波单元包括第一开关管、第二开关管,所述第二斩波单元包括第三开关管、第四开关管,所述第一整流单元包括第一二极管、第二二极管,所述第二整流单元包括第三二极管、第四二极管,所述双向DC/DC电路还包括设置在所述隔离变压器原边的第一滤波电感、设置在所述隔离变压器副边的第二滤波电感及设置在所述隔离变压器原边的电流互感器,而且,
所述电池的正端连接隔离变压器原边的第二抽头,所述电池的负端分别连第一开关管的第二端和第二开关管的第二端,第一开关管的第一端通过第一继电器连接隔离变压器原边的第一抽头,第二开关管的第一端通过第三继电器连接隔离变压器原边的第三抽头,隔离变压器原边的第一抽头和第三抽头还通过电流互感器分别连接第一二极管的负极和第二二极管的负极,第一二极管的正极和第二二极管的正极一并通过第一滤波电感连接电池的负端;隔离变压器副边的第三抽头连接正母线,隔离变压器副边的第一抽头和第五抽头分别连接第三二极管的负极和第四二极管的负极,第三二极管的正极和第四二极管的正极一并通过第二滤波电感连接第二继电器的第一选择触头,隔离变压器副边的第二抽头和第四抽头分别连接第三开关管的第一端和第四开关管的第一端,第三开关管的第二端和第四开关管的第二端一并连接第二继电器的第二选择触头,第二继电器的动触头连接负母线。
3.一种UPS,其特征在于,所述UPS包括权利要求1或2所述的不间断电源的DC/DC电路。
CN201210374995.9A 2011-12-28 2012-09-29 一种ups及其dc/dc电路 Active CN103715746B (zh)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201210374995.9A CN103715746B (zh) 2012-09-29 2012-09-29 一种ups及其dc/dc电路
PCT/CN2012/083440 WO2013097526A1 (zh) 2011-12-28 2012-10-24 不间断电源的dc/dc电路
EP12861714.9A EP2800230B1 (en) 2011-12-28 2012-10-24 Dc/dc circuit for uninterruptible power supply
PCT/CN2013/077378 WO2014048141A1 (zh) 2012-09-29 2013-06-18 一种ups及其dc/dc电路
EP13841938.7A EP2903125B1 (en) 2012-09-29 2013-06-18 Ups and dc/dc circuit thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201210374995.9A CN103715746B (zh) 2012-09-29 2012-09-29 一种ups及其dc/dc电路

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103715746A CN103715746A (zh) 2014-04-09
CN103715746B true CN103715746B (zh) 2016-08-24

Family

ID=50386942

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201210374995.9A Active CN103715746B (zh) 2011-12-28 2012-09-29 一种ups及其dc/dc电路

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP2903125B1 (zh)
CN (1) CN103715746B (zh)
WO (1) WO2014048141A1 (zh)

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106130084B (zh) * 2015-05-04 2019-02-01 储盈新能源科技(上海)有限公司 不间断电源
CN104852586B (zh) * 2015-05-27 2017-09-22 深圳科士达科技股份有限公司 一种双向dcdc转换器
CN106329699B (zh) * 2015-06-24 2019-03-05 维谛技术有限公司 一种不间断电源及其控制方法、控制装置
CN105790429A (zh) * 2016-04-28 2016-07-20 上海电机学院 基于双向dcdc变换器的小功率不间断电源及控制方法
CN105846674B (zh) * 2016-06-21 2019-04-30 中国电子科技集团公司第三十八研究所 非隔离高变比双向直流变换器
CN106787040A (zh) * 2016-12-05 2017-05-31 深圳市泰昂能源科技股份有限公司 直流电源系统
CN107332341A (zh) * 2017-07-27 2017-11-07 深圳市泰昂能源科技股份有限公司 直流ups电源装置以及系统
CN107688122B (zh) * 2017-09-28 2024-08-09 武汉博泰电力科技有限公司 一种回路电阻测试仪
CN107797088B (zh) * 2017-11-06 2023-12-12 广东省计量科学研究院(华南国家计量测试中心) 集宽频滤波及红外接收功能的可充电式光电触发装置
CN110571919B (zh) * 2019-10-11 2021-08-27 哈尔滨西陆科技有限公司 一种双电源切换分配器
CN110784009B (zh) * 2019-10-28 2020-11-17 樊氏科技发展股份有限公司 一种充电电流可调的ups电源充电系统
CN111446872B (zh) * 2020-04-01 2021-08-31 石家庄通合电子科技股份有限公司 一种变压器变比可调的宽范围恒功率输出切换电路
CN111463800B (zh) * 2020-04-20 2021-08-03 珠海格力电器股份有限公司 一种针对电机驱动系统的电压补偿电路、方法及空调设备
CN113036893A (zh) * 2021-03-18 2021-06-25 山东大学 一种带储能电池的大功率充电桩主电路结构
US11621579B2 (en) 2021-06-15 2023-04-04 Schneider Electric It Corporation Line-interactive uninterruptible power supply with integrated charger
US11777338B2 (en) 2021-06-15 2023-10-03 Schneider Electric It Corporation AC switch PFC with integrated charger and DC-DC for online UPS systems

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101976871A (zh) * 2010-10-22 2011-02-16 艾默生网络能源有限公司 一种ups电源控制电路和ups电源
CN201918762U (zh) * 2011-01-05 2011-08-03 深圳市高斯贝尔数码科技有限公司 一种能量双向流动的电池充放电系统

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4916329A (en) * 1987-10-05 1990-04-10 Square D Company Uninterruptible power supply
US5602462A (en) * 1995-02-21 1997-02-11 Best Power Technology, Incorporated Uninterruptible power system
CZ349198A3 (cs) * 1997-01-31 1999-04-14 Silverline Power Conversion, Llc Nepřerušitelný napájecí zdroj
JP2006049175A (ja) * 2004-08-06 2006-02-16 Sanyo Electric Co Ltd 燃料電池システム
CN2893944Y (zh) * 2006-05-10 2007-04-25 周学富 电动车蓄电池容量恢复器
TWI320626B (en) * 2006-09-12 2010-02-11 Ablerex Electronics Co Ltd Bidirectional active power conditioner
US8698354B2 (en) * 2010-11-05 2014-04-15 Schneider Electric It Corporation System and method for bidirectional DC-AC power conversion
CN201928040U (zh) * 2010-11-22 2011-08-10 河南省电力公司新乡供电公司 一种充放电器
JP2012152035A (ja) * 2011-01-19 2012-08-09 Sharp Corp 電気自動車充電装置、電気自動車充電方法、プログラムおよび記録媒体
KR101017391B1 (ko) * 2011-01-24 2011-02-28 주식회사 케이엘 마이콤을 사용한 배터리 충전/방전 제어회로
CN103187876B (zh) * 2011-12-28 2016-08-03 艾默生网络能源有限公司 一种不间断电源的dc/dc电路

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101976871A (zh) * 2010-10-22 2011-02-16 艾默生网络能源有限公司 一种ups电源控制电路和ups电源
CN201918762U (zh) * 2011-01-05 2011-08-03 深圳市高斯贝尔数码科技有限公司 一种能量双向流动的电池充放电系统

Also Published As

Publication number Publication date
EP2903125A1 (en) 2015-08-05
WO2014048141A1 (zh) 2014-04-03
CN103715746A (zh) 2014-04-09
EP2903125B1 (en) 2018-09-05
EP2903125A4 (en) 2016-11-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103715746B (zh) 一种ups及其dc/dc电路
CN111355287B (zh) 车载充电机
EP2846436B1 (en) Uninterruptible power supply circuit
CN103187876A (zh) 一种不间断电源的dc/dc电路
CN101976871B (zh) 一种ups电源控制电路和ups电源
CN104319761B (zh) 光伏空调系统及具有其的光伏空调
CN103683473B (zh) 一种三桥臂拓扑电路及控制方法、不间断电源系统
CN103187785B (zh) 一种ups模块及ups系统
CN107546836B (zh) 一种ups电源
CN101789690B (zh) 一种ups前级升压装置
CN101572429B (zh) 一种ups系统
CN107017775A (zh) 基于总线式均衡网络的磁场耦合均衡电路
CN202267739U (zh) 蓄电池充放电测试仪
CN110417268A (zh) 车载充电机和电动车辆
CN103187788B (zh) 一种列相供电的ups模块及ups系统
CN102355125A (zh) 变流器的软启动电路
CN112564508B (zh) 电力电子变压器系统的功率模块在线更换控制装置和方法
CN108808833A (zh) 一种ups电路
CN115833358A (zh) 在线式不间断电源
CN202206324U (zh) 多直流通道变流器的直流母线充电电路
CN202210760U (zh) 变流器的软启动电路
CN209545242U (zh) 可实现共电池和非共电池架构的切换电路
CN201985567U (zh) 新型不间断供电装置
CN207184328U (zh) 一种功率单元的电源系统及功率单元
CN218386870U (zh) 一种用于储能系统的充放电一体化系统

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CP03 Change of name, title or address

Address after: Nanshan District Xueyuan Road in Shenzhen city of Guangdong province 518055 No. 1001 Nanshan Chi Park B2 building 1-4 floor, building 6-10

Patentee after: Vitamin Technology Co., Ltd.

Address before: 518057 Nanshan District science and Technology Industrial Park, Guangdong, Shenzhen Branch Road, No.

Patentee before: Aimosheng Network Energy Source Co., Ltd.

CP03 Change of name, title or address