CN106100087B - 一种充电电路及其控制方法 - Google Patents
一种充电电路及其控制方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN106100087B CN106100087B CN201610679336.4A CN201610679336A CN106100087B CN 106100087 B CN106100087 B CN 106100087B CN 201610679336 A CN201610679336 A CN 201610679336A CN 106100087 B CN106100087 B CN 106100087B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- inductance
- selecting unit
- polar capacitor
- control
- charging circuit
- 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
Links
- 238000007600 charging Methods 0.000 title claims abstract description 66
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 11
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 49
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 claims description 19
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 17
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims description 7
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 claims 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 claims 1
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 abstract description 3
- 101100365087 Arabidopsis thaliana SCRA gene Proteins 0.000 description 4
- 101150105073 SCR1 gene Proteins 0.000 description 4
- 101100134054 Saccharomyces cerevisiae (strain ATCC 204508 / S288c) NTG1 gene Proteins 0.000 description 4
- 101000668165 Homo sapiens RNA-binding motif, single-stranded-interacting protein 1 Proteins 0.000 description 3
- 102100039692 RNA-binding motif, single-stranded-interacting protein 1 Human genes 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000007257 malfunction Effects 0.000 description 1
- 238000013268 sustained release Methods 0.000 description 1
- 239000012730 sustained-release form Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
- H02J7/02—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from ac mains by converters
- H02J7/04—Regulation of charging current or voltage
- H02J7/06—Regulation of charging current or voltage using discharge tubes or semiconductor devices
-
- H02J2007/10—
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
Abstract
本发明提供一种充电电路及其控制方法，该充电电路只有一组BUCK充电电路，器件少，器件成本较低；虽然仍为单母线电压输入，但其输入根据市电电压当前处于正半周还是负半周来控制第一选择单元S1和第一选择单元S2的状态，从而决定是接入正母线还是负母线，因此BUCK降压比小，第一开关器件Q1的应力小，效率高，并且母线电解的容量无需选用较大容量，降低了器件成本。采用本发明的技术方案解决现有技术中因正负母线的负载不对称而引起正负母线不平衡，导致PFC正负半周功率输入不对称的问题，避免对电网造成谐波污染。
Description
技术领域
本发明涉及电源领域，特别涉及一种充电电路及其控制方法。
背景技术
不间断电源系统已经广泛应用于各种供电场合，当市电发生异常或断电时，还能继续向负载供电，并能保证供电质量，使负载供电不受影响，能保证向负载供电的可靠性。
图1所示为现有常用的充电拓扑，该拓扑有两套对称的BUCK充电电路(也可以是两套对称的反激充电电路)，其输入分别接正母线和负母线。
该拓扑存在以下缺陷：如果其中任何一边的BUCK充电回路断开(电路失效或者电池异常等)，会造成正负母线的负载不对称，进而引起正负母线不平衡，导致PFC正负半周功率输入不对称，对电网造成谐波污染。
图2所示为现有常用的另一种充电拓扑，该拓扑只有一套BUCK充电电路，其输入直接跨接在正母线和负母线端，即输入电压为正负母线电压之和。
该拓扑存在以下缺陷：当市电处于正半周时，正母线升压，不断进行储能，负母线无能量输入，但由于BUCK充电的输入为正负母线总电压，所以负母线电解此时持续释放能量。同理，市电处于负半周时，负母线升压，正母线放电。在UPS中，正负母线电压主要提供给后级逆变，所以如果充电的输出能量较大时，就要求电解的容量选择要较大，以维持在1/2市电周期内无能量输入时足够支撑充电的能量输出。
发明内容
为解决上述现有技术中存在的问题，本发明提供一种充电电路及其控制方法。
本发明采用以下技术方案：
一种充电电路，所述电路包括：第一晶闸管的阳极与第二晶闸管的阴极相连并连接到市电输入的火线，第一晶闸管的阴极连接到第一电感的第一端，第一电感的另一端分别与第一二极管的阳极、第一开关器件的一端连接，第一二极管的阴极分别与第一极性电容的正极、第一选择单元的第一支路选择端连接；第一开关器件的另一端、第二开关器件的一端、第一极性电容的负极、第二极性电容的正极、第一选择单元的第二支路选择端和第二选择单元的第一支路选择端相连接并接至市电输入的零线；第二晶闸管的阳极与第二电感的一端连接，第二电感另一端分别与第二开关器件的另一端、第二二极管的阴极连接，第二二极管的阳极分别与第二极性电容的负极、第二选择单元的第二支路选择端连接；第一选择单元的固定端分别与第三二极管的阴极、第三极性电容的正极、一储能单元的正极连接，第二选择单元的固定端与第三开关器件的一端连接，第三开关器件的另一端分别与第三二极管的阳极、第三电感的一端连接；第三电感的另一端分别与第三极性电容的阴极、第一单向导电器件的阴极连接；第一单向导电器件的阳极连接至储能单元的负极。
较佳的，所述第一单向导电器件为一晶闸管。
本发明还提供一种充电电路的控制方法，其包括以下步骤：当市电电压处于正半波时，控制第二开关器件处于关断状态，控制第一选择单元的固定端与第一选择单元的第一支路选择端导通，控制第二选择单元的固定端与第二选择单元的第一支路选择端导通，所述充电电路处于正母线电压充电模式：第一阶段，控制第一开关器件处于导通状态，市电电压经过第一晶闸管、第一电感、第一开关器件组成的回路对第一电感储存电能；第二阶段，控制第一开关器件处于关断状态，第一电感续流，市电电压经过第一晶闸管、第一电感、第一二极管、第一极性电容组成的回路对第一极性电容充电；当市电电压处于负半波时，控制第一开关器件处于关断状态，控制第一选择单元的固定端与第一选择单元的第二支路选择端导通，控制第二选择单元的固定端与第二选择单元的第二支路选择端，所述充电电路处于负母线电压充电模式：第三阶段，控制第二开关器件处于导通状态，市电电压经过第二开关器件、第二电感、第二晶闸管组成的回路给第二电感储存电能；第四阶段，控制第二开关器件处于关断状态，第二电感续流，市电电压经第二极性电容、第二二极管、第二电感和第二晶闸管组成的回路给第二极性电容充电。
在本发明一实施例中，所述充电电路处于正母线电压充电模式的控制方式包括以下阶段：第一阶段，控制第三开关器件处于导通状态，电流经过第一极性电容、第一选择单元、储能单元、第一单向导电器件、第三电感、第三开关器件和第二选择单元组成的回路对第三电感和第三极性电容储存能量；第二阶段，控制第三开关器件处于关断状态，电流经过第三电感、第三二极管、储能单元、第一单向导电器件组成的回路，第三电感和第三极性电容释放能量。
在本发明一实施例中，所述充电电路处于负母线电压充电模式的控制方式包括以下阶段：第一阶段，控制第三开关器件处于导通状态，电流经过第二极性电容、第一选择单元、储能单元、第一单向导电器件、第三电感、第三开关器件和第二选择单元组成的回路对第三电感和第三极性电容储存能量；第二阶段，控制第三开关器件处于关断状态，电流经过第三电感、第三二极管、储能单元、第一单向导电器件组成的回路，第三电感和第三极性电容释放能量。
在本发明一实施例中，第一单向导电器件为晶闸管，当母线电压低于电池电压时，控制关闭第一单向导电器件，防止电池通过第一选择单元的固定端、第三极性电容、第三电感和第三开关器件的阻尼二极管构成不控的回路；当充电电压稳定后，控制第一单向导电器件导通。
与现有技术相比，本发明技术方案带来的有益效果是：
1、本发明的充电电路只有一组BUCK充电电路，器件少，器件成本较低；
2、本发明的充电电路虽然仍为单母线电压输入，但其输入根据市电电压当前处于正半周还是负半周来控制第一选择单元S1和第一选择单元S2的状态，从而决定是接入正母线还是负母线，因此BUCK降压比小，第一开关器件Q1的应力小，效率高，并且母线电解的容量无需选用较大容量，降低了器件成本；
3、本发明的充电电路解决现有技术中因正负母线的负载不对称而引起正负母线不平衡，导致PFC正负半周功率输入不对称的问题，避免对电网造成谐波污染。
附图说明
图1为背景技术中现有常用的一种充电拓扑；
图2为背景技术中现有常用的另一种充电拓扑；
图3 为本发明一实施例的充电电路拓扑；
图4 为本发明另一实施例的充电电路拓扑。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。
如图3所示，一种充电电路，所述电路包括：
第一晶闸管SCR1的阳极与第二晶闸管SCR2的阴极相连并连接到市电输入的火线，第一晶闸管SCR1的阴极连接到第一电感L1的第一端，第一电感L1的另一端与第一二极管D1的阳极及第一开关器件Q1的一端连接，第一二极管D1的阴极连接到第一极性电容C1的正极与第一选择单元S1的第一支路选择端，
第一开关器件Q1的另一端、第二开关器件Q2的一端、第一极性电容C1的负极、第二极性电容的正极、第一选择单元S1的第二支路选择端和第二选择单元S2的第一支路选择端相连接并接至市电输入的零线，
第二晶闸管SCR2的阳极与第二电感L2的一端连接，第二电感L2另一端连接到第二开关器件Q2的另一端及第二二极管D2的阴极，第二二极管D2的阴极连接至第二极性电容C2的负极与第二选择单元S2的第二支路选择端，
第一选择单元S1的固定端连接至第三二极管D3的阴极、第三极性电容C3的正极和储能单元BAT的正极，第二选择单元S2的固定端连接至第三开关器件Q3的一端，第三开关器件Q3的另一端连接至第三二极管D3的阳极和第三电感L3的一端，第三电感L3的另一端连接至第三极性电容C3的阴极和第一单向导电器件SD1的阴极，第一单向导电器件SD1的阳极连接至储能单元BAT的负极。
如图3所示，其中第一至第三开关器件一端为集电极或漏极，另一端为发射极或源极，第一至第三开关器件可控端接驱动电路
在本实施例中，第一单向导电器件SD1为晶闸管，当母线电压低于电池电压时，控制关闭晶闸管SD1，防止电池通过第一选择单元的固定端、第三极性电容、第三电感和第三开关器件的阻尼二极管构成不控的回路，当充电电压稳定后，控制晶闸管SD1导通以图3为例，所述第一选择单元或第二选择单元均为单刀双掷开关。以图4为例所述第一选择单元或第二选择单元均包括两个三极管，其中一三极管的的一端作为第一支路，另一三极管一端作为第二支路；两个三极管另一端连接在一起作为选择单元的固定端。在本发明的其他实施例中也可以选择其他器件作为选择单元，选择单元要实现能两路电路的选通。
一种充电电路的控制方法，包括以下步骤：
当市电电压处于正半波时，控制第二开关器件Q2处于关断状态，控制第一选择单元S1的固定端与第一选择单元的第一支路选择端导通，控制第二选择单元S2的固定端与第二选择单元的第一支路选择端导通，所述充电电路处于正母线L电压充电模式：第一阶段，控制第一开关器件Q1处于导通状态，市电电压经过第一晶闸管SCR1、第一电感L1、第一开关器件Q1组成的回路对第一电感储存电能L1；第二阶段，控制第一开关器件Q1处于关断状态，第一电感L续流，市电电压经过第一晶闸管SCR1、第一电感L、第一二极管D1、第一极性电容C1组成的回路对第一极性电容C1充电；当市电电压处于负半波时，控制第一开关器件Q1处于关断状态，控制第一选择单元S1的固定端与第一选择单元S1的第二支路选择端导通，控制第二选择单元S2的固定端与第二选择单元的第二支路选择端，所述充电电路处于负母线电压充电模式：第三阶段，控制第二开关器件Q2处于导通状态，市电电压经过第二开关器件Q2、第二电感L2、第二晶闸管SCR2组成的回路给第二电感储L2存电能；第四阶段，控制第二开关器件处于关断状态，第二电感续流，市电电压经第二极性电容、第二二极管、第二电感和第二晶闸管组成的回路给第二极性电容充电。
所述充电电路处于正母线电压充电模式的控制方式包括以下阶段：第一阶段，控制第三开关器件Q3处于导通状态，电流经过第一极性电容C1、第一选择单元S1、储能单元BAT、第一单向导电器件SD1、第三电感L3、第三开关器件Q3和第二选择单元S2组成的回路对第三电感L和第三极性电容C3储存能量；第二阶段，控制第三开关器件Q3处于关断状态，电流经过第三电感L3、第三二极管D3、储能单元BAT、第一单向导电器件SD1组成的回路，第三电感L3和第三极性电容C3释放能量。
所述充电电路处于负母线电压充电模式的控制方式包括以下阶段：第一阶段，控制第三开关器Q3件处于导通状态，电流经过第二极性电容C2、第一选择单元S1、储能单元BAT、第一单向导电器件SD1、第三电感C3、第三开关器件Q3和第二选择单元S2组成的回路对第三电感L3和第三极性电容C3储存能量；第二阶段，控制第三开关器件Q3处于关断状态，电流经过第三电感L3、第三二极管D3、储能单元BAT、第一单向导电器件SD1组成的回路，第三电感L3和第三极性电容C3释放能量。
在本发明一实施例中，第一单向导电器件SD1为晶闸管，当母线电压低于电池电压时，控制关闭第一单向导电器件，防止电池通过第一选择单元的固定端、第三极性电容、第三电感和第三开关器件的阻尼二极管构成不控的回路；当充电电压稳定后，控制第一单向导电器件导通。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (6)
1.一种充电电路，其特征在于，包括：
第一晶闸管的阳极与第二晶闸管的阴极相连并连接到市电输入的火线，第一晶闸管的阴极连接到第一电感的第一端，第一电感的另一端分别与第一二极管的阳极、第一开关器件的一端连接，第一二极管的阴极分别与第一极性电容的正极、第一选择单元的第一支路选择端连接；
第一开关器件的另一端、第二开关器件的一端、第一极性电容的负极、第二极性电容的正极、第一选择单元的第二支路选择端和第二选择单元的第一支路选择端相连接并接至市电输入的零线；
第二晶闸管的阳极与第二电感的一端连接，第二电感另一端分别与第二开关器件的另一端、第二二极管的阴极连接，第二二极管的阳极分别与第二极性电容的负极、第二选择单元的第二支路选择端连接；
第一选择单元的固定端分别与第三二极管的阴极、第三极性电容的正极、一储能单元的正极连接，第二选择单元的固定端与第三开关器件的一端连接，第三开关器件的另一端分别与第三二极管的阳极、第三电感的一端连接；第三电感的另一端分别与第三极性电容的阴极、第一单向导电器件的阴极连接；第一单向导电器件的阳极连接至储能单元的负极。
2.根据权利要求1所述的充电电路，其特征在于：所述第一单向导电器件为一晶闸管。
3.一种如权利要求1所述充电电路的控制方法，其特征在于：
当市电电压处于正半波时，控制第二开关器件处于关断状态，控制第一选择单元的固定端与第一选择单元的第一支路选择端导通，控制第二选择单元的固定端与第二选择单元的第一支路选择端导通，所述充电电路处于正母线电压充电模式：第一阶段，控制第一开关器件处于导通状态，市电电压经过第一晶闸管、第一电感、第一开关器件组成的回路对第一电感储存电能；第二阶段，控制第一开关器件处于关断状态，第一电感续流，市电电压经过第一晶闸管、第一电感、第一二极管、第一极性电容组成的回路对第一极性电容充电；
当市电电压处于负半波时，控制第一开关器件处于关断状态，控制第一选择单元的固定端与第一选择单元的第二支路选择端导通，控制第二选择单元的固定端与第二选择单元的第二支路选择端导通，所述充电电路处于负母线电压充电模式：第三阶段，控制第二开关器件处于导通状态，市电电压经过第二开关器件、第二电感、第二晶闸管组成的回路给第二电感储存电能；第四阶段，控制第二开关器件处于关断状态，第二电感续流，市电电压经第二极性电容、第二二极管、第二电感和第二晶闸管组成的回路给第二极性电容充电。
4.根据权利要求3所述充电电路的控制方法，其特征在于：当充电电路处于正母线电压充电模式的第一阶段时，控制第三开关器件处于导通状态，电流经过第一极性电容、第一选择单元、储能单元、第一单向导电器件、第三电感、第三开关器件和第二选择单元组成的回路对第三电感和第三极性电容储存能量；
当充电电路处于正母线电压充电模式的第二阶段时，控制第三开关器件处于关断状态，电流经过第三电感、第三二极管、储能单元、第一单向导电器件组成的回路，第三电感和第三极性电容释放能量。
5.根据权利要求3所述充电电路的控制方法，其特征在于：当充电电路处于负母线电压充电模式的第三阶段时，控制第三开关器件处于导通状态，电流经过第二极性电容、第一选择单元、储能单元、第一单向导电器件、第三电感、第三开关器件和第二选择单元组成的回路对第三电感和第三极性电容储存能量；
当充电电路处于负母线电压充电模式的第四阶段时，控制第三开关器件处于关断状态，电流经过第三电感、第三二极管、储能单元、第一单向导电器件组成的回路，第三电感和第三极性电容释放能量。
6.根据权利要求3所述充电电路的控制方法，其特征在于：第一单向导电器件为晶闸管，当母线电压低于电池电压时，控制关闭第一单向导电器件，防止电池通过第一选择单元的固定端、第三极性电容、第三电感和第三开关器件的阻尼二极管构成不控的回路；当充电电压稳定后，控制第一单向导电器件导通。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610679336.4A CN106100087B (zh) | 2016-08-17 | 2016-08-17 | 一种充电电路及其控制方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610679336.4A CN106100087B (zh) | 2016-08-17 | 2016-08-17 | 一种充电电路及其控制方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN106100087A CN106100087A (zh) | 2016-11-09 |
| CN106100087B true CN106100087B (zh) | 2018-10-19 |
Family
ID=58070890
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201610679336.4A Active CN106100087B (zh) | 2016-08-17 | 2016-08-17 | 一种充电电路及其控制方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN106100087B (zh) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1476139A (zh) * | 2002-08-14 | 2004-02-18 | 艾默生网络能源有限公司 | 带母线均压功能的不间断电源系统 |
| CN101677191A (zh) * | 2008-09-19 | 2010-03-24 | 力博特公司 | Ups电池充电器及ups |
| CN102832688A (zh) * | 2011-06-17 | 2012-12-19 | 艾默生网络能源有限公司 | 一种不间断电源 |
-
2016
- 2016-08-17 CN CN201610679336.4A patent/CN106100087B/zh active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1476139A (zh) * | 2002-08-14 | 2004-02-18 | 艾默生网络能源有限公司 | 带母线均压功能的不间断电源系统 |
| CN101677191A (zh) * | 2008-09-19 | 2010-03-24 | 力博特公司 | Ups电池充电器及ups |
| CN102832688A (zh) * | 2011-06-17 | 2012-12-19 | 艾默生网络能源有限公司 | 一种不间断电源 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN106100087A (zh) | 2016-11-09 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN104242349B (zh) | 防电势诱导衰减的光伏系统和光伏逆变器 | |
| CN104167783B (zh) | 一种电池持续供电的直流电源低纹波实现方法与电路 | |
| CN107565811A (zh) | 基于开关电容网络的高增益双输入直流变换器及调制方法 | |
| CN106712503A (zh) | 一种采用开关电感和开关电容的准开关升压dc‑dc变换器 | |
| CN104167809B (zh) | Ups市电电池切换辅助电路 | |
| CN207269198U (zh) | 一种基于电容串并联结构的高增益双输入直流变换器 | |
| CN107947572A (zh) | 一种适用于储能单元接入的串联混合型多端口dc/dc变换器 | |
| CN104917281B (zh) | 一种逆变器和市电零切换电路及方法 | |
| CN102709995B (zh) | 一种不间断电源电路及其控制方法 | |
| CN102611295B (zh) | 一种功率因数校正装置 | |
| CN108539841A (zh) | 用于混合电源系统的组合dc-dc变换器 | |
| CN103762630B (zh) | 一种整流电路及其ups系统 | |
| CN108832710A (zh) | 用于不间断电源的充放电平衡变换器 | |
| CN107911024B (zh) | 一种高效率串联混合型多端口dc/dc变换器 | |
| CN106100087B (zh) | 一种充电电路及其控制方法 | |
| CN104660025A (zh) | 不间断电源的母线电压软启动方法 | |
| CN108023471A (zh) | 一种软上电系统、设备及其软上电方法 | |
| CN208094258U (zh) | 一种用于修正波逆变器输出能量回馈电路 | |
| CN206461529U (zh) | 一种精细调整的电容储能式ac‑dc电源与充电器 | |
| CN106253458B (zh) | 一种不间断电源及其控制方法 | |
| CN201947182U (zh) | 双向dc/dc直流电源 | |
| CN105529815A (zh) | 一种单电池组在线不间断电源ups电路及其控制方法 | |
| CN104638692B (zh) | 一种不间断电源的蓄电池组挂接电路以及不间断电源 | |
| CN106787700A (zh) | 一种模块化ups电池冷启动电路 | |
| CN106712251A (zh) | 一种精细调整的电容储能式ac‑dc电源与充电器 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20210929 Address after: 363000 No. 11, Jinxing Road, Xiangcheng District, Zhangzhou City, Fujian Province Patentee after: Zhangzhou Kehua Electric Technology Co.,Ltd. Address before: 363000 Zhangzhou Kehua Technology Co., Ltd., Beidou Industrial Park, Jinfeng Industrial Zone, Zhangzhou City, Fujian Province Patentee before: ZHANGZHOU KEHUA TECHNOLOGY Co.,Ltd. |