CN108054920B - 一种dcdc变换器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种DCDC变换器，包括4组桥臂和2组连接单元；每组桥臂包括第一开关管、第二开关管、第一开关管对应的电容、第二开关管对应的电容；每组连接单元包括第一电容、第二电容、第三电容、第一二极管、第二二极管。通过驱动电路控制各桥臂中的开关管的状态能够支持双向升降或降压功能。相对于现有技术而言，本DCDC变换器可根据接入的第一电源和第二电源的状态进行Buck模式和Boost模式转换，也可根据第一电源的充电和放电需求进行双向变换，并且第一电源和/或第二电源为高压状态时，对开关器件的耐压要求较低，器件选择范围较大、成本较低，使其应用范围更广，适用于多种场合。
Description
技术领域
本发明涉及电子技术领域，特别是涉及一种DCDC变换器。
背景技术
直流-直流变换器，简称DC-DC变换器或DCDC变换器，是一种将直流基础电源转变为其他电压种类的直流变换装置，广泛应用于太阳能发电等领域。其工作原理是将直流电变换成另一种直流电压(升压或降压)。
现有技术中，DCDC变换器只能是单向升压或降压，即如果是升压型DCDC变换器，则一端输入直流电后，另一端输出更高电压的直流电，如果是降压型DCDC变换器的话，则一端输入直流电后，另一端输出较低电压的直流电。
在具体实施中，上述类型的DCDC变换器虽然能够实现直流电的转换，但是转换方式单一，且当电压较高时，如超过1000V，须选用耐压较高的开关器件，可选器件较少、成本昂贵，故无法适应更多的应用场景，具有很大的局限性。
发明内容
本发明的目的是提供一种DCDC变换器，用于实现直流电的转换，并且变换方式多样，能够实现双向变换。
为解决上述技术问题，本发明提供一种DCDC变换器，包括4组桥臂和2组连接单元；
每组所述桥臂包括第一开关管、第二开关管、第一开关管对应的电容、第二开关管对应的电容；所述第一开关管的第一端与所述第一开关管对应的电容的第一端连接并作为所述桥臂的第一端，所述第二开关管的第二端与所述第二开关管对应的电容的第二端连接并作为所述桥臂的第二端，所述第一开关管的第二端、所述第一开关管对应的电容的第二端、所述第二开关管对应的电容的第一端以及所述第二开关管的第一端连接并作为所述桥臂的公共端；
每组所述连接单元包括第一电容、第二电容、第三电容、第一二极管、第二二极管；所述第一电容的第一端作为所述连接单元的第一端，所述第二电容的第二端作为所述连接单元的第二端，所述第一电容的第二端、所述第二电容的第一端、所述第一二极管的阳极和所述第二二极管的阴极连接，所述第一二极管的阴极与所述第三电容的第一端连接并作为所述连接单元的第三端，所述第二二极管的阳极与所述第三电容的第二端连接并作为所述连接单元的第四端；
第一桥臂的第一端与第一连接单元的第一端连接，用于与第一电源的正极连接，第二桥臂的第二端与所述第一连接单元的第二端连接，用于与所述第一电源的负极连接，所述第一桥臂的公共端与所述第一连接单元的第三端连接，所述第二桥臂的公共端与所述第一连接单元的第四端连接；
第三桥臂的第一端与第二连接单元的第一端连接，用于与第二电源的正极连接，第四桥臂的第二端与所述第二连接单元的第二端连接，用于与所述第二电源的负极连接，所述第三桥臂的公共端与所述第二连接单元的第三端连接，所述第四桥臂的公共端与所述第二连接单元的第四端连接；
所述第一桥臂的第二端和所述第二桥臂的第一端连接，并通过电感与所述第三桥臂的第二端和所述第四桥臂的第一端连接。
优选地，所述第一开关管和所述第二开关管均为IGBT或MOS管。
优选地，所述第一开关管对应的电容和所述第二开关管对应的电容的参数均相同。
优选地，所述第一电源为储能电池组，所述第二电源为光伏系统。
本发明所提供的DCDC变换器，包括4组桥臂和2组连接单元；每组所述桥臂包括第一开关管、第二开关管、第一开关管对应的电容、第二开关管对应的电容；每组所述连接单元包括第一电容、第二电容、第三电容、第一二极管、第二二极管。通过驱动电路控制各桥臂中的开关管的状态能够支持双向升降或降压功能。相对于现有技术而言，本DCDC变换器可根据接入的第一电源和第二电源的状态进行Buck模式和Boost模式转换，也可根据第一电源的充电和放电需求进行双向变换，并且第一电源和/或第二电源为高压状态时，对开关器件的耐压要求较低，器件选择范围较大、成本较低，使其应用范围更广，适用于多种场合。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种DCDC变换器的拓扑图。
图2为本发明实施例提供的一种电池组对光伏系统放电，且为Boost模式时对应的储能模式的等效模型；
图3为本发明实施例提供的一种电池组对光伏系统放电，且为Boost模式时对应的续流模式的等效模型；
图4为本发明实施例提供的一种电池组对光伏系统放电，且为Buck模式时对应的储能模式的等效模型；
图5为本发明实施例提供的一种光伏系统对电池组充电，且为Boost模式时对应的储能模式的等效模型；
图6为本发明实施例提供的一种光伏系统对电池组充电，且为Boost模式时对应的续流模式的等效模型；
图7为本发明实施例提供的一种光伏系统对电池组充电，且为Buck模式时对应的储能模式的等效模型。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下，所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护范围。
本发明的核心是提供一种DCDC变换器，用于实现直流电的变换，并且变换方式多样，能够实现双向变换，适用于高压场合。
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
图1为本发明实施例提供的一种DCDC变换器的拓扑图。如图1所示，包括4组桥臂(分别为第一桥臂、第二桥臂、第三桥臂和第四桥臂)和2组连接单元(分别为第一连接单元和第二连接单元)。
如图1所示，本发明中的第一开关管和第二开关管以IGBT(N沟道)为例说明。当然除了IGBT外，也可以为MOS管。当第一开关管和第二开关管为IGBT时，则第一开关管的第一端为集电极，第一开关管的第二端为发射极，第二开关管的第一端为集电极，第二开关管的第二端为发射极；如果为MOS管的话，则第一开关管的第一端为漏极，第一开关管的第二端为源极，第二开关管的第一端为漏极，第二开关管的第二端为源极。
第一桥臂中包括第一开关管M1-Q1、第二开关管M1-Q2、第一开关管M1-Q1对应的电容M1-C1、第二开关管对应的电容M1-C2；第二桥臂中包括第一开关管M2-Q1、第二开关管M2-Q2、第一开关管M2-Q1对应的电容M2-C1、第二开关管对应的电容M2-C2；第三桥臂中包括第一开关管M3-Q1、第二开关管M3-Q2、第一开关管M3-Q1对应的电容M3-C1、第二开关管对应的电容M3-C2；第四桥臂中包括第一开关管M4-Q1、第二开关管M4-Q2、第一开关管M4-Q1对应的电容M4-C1、第二开关管对应的电容M4-C2。
第一连接单元包括第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第一二极管D1、第二二极管D2；第二连接单元包括第一电容C5、第二电容C6、第三电容C4、第一二极管D3、第二二极管D4。
其中，第一连接单元中的第一电容C1、第二电容C2为母线电容，第一二极管D1、第二二极管D2的作用是钳位，第三电容C3为桥接电容或飞跨电容；第二连接单元中的第一电容C5、第二电容C6为母线电容，第一二极管D3、第二二极管D4的作用是钳位，第三电容C4为桥接电容或飞跨电容。
具体连接关系如下：
1)第一桥臂的连接关系如下：第一桥臂的第一开关管M1-Q1的集电极与第一开关管M1-Q1对应的电容M1-C1的第一端连接并作为第一桥臂的第一端，第二开关管M1-Q2的发射极与第二开关管M1-Q2对应的电容M1-C2的第二端连接并作为第一桥臂的第二端，第一开关管M1-Q1的发射极、第一开关管M1-Q1对应的电容M1-C1的第二端、第二开关管M1-Q2对应的电容M1-C2的第一端以及第二开关管M1-Q2的集电极连接并作为第一桥臂的公共端。需要说明的是，第一开关管M1-Q1对应的电容M1-C1和第二开关管M1-Q2对应的电容M1-C2没有极性之分。
2)第二桥臂的连接关系如下：第二桥臂的第一开关管M2-Q1的集电极与第一开关管M2-Q1对应的电容M2-C1的第一端连接并作为第二桥臂的第一端，第二开关管M2-Q2的发射极与第二开关管M2-Q2对应的电容M2-C2的第二端连接并作为第二桥臂的第二端，第一开关管M2-Q1的发射极、第一开关管M2-Q1对应的电容M2-C1的第二端、第二开关管M2-Q2对应的电容M2-C2的第一端以及第二开关管M2-Q2的集电极连接并作为第二桥臂的公共端。需要说明的是，第一开关管M2-Q1对应的电容M2-C1和第二开关管M2-Q2对应的电容M2-C2没有极性之分。
3)第三桥臂的连接关系如下：第三桥臂的第一开关管M3-Q1的集电极与第一开关管M3-Q1对应的电容M3-C1的第一端连接并作为第三桥臂的第一端，第二开关管M3-Q2的发射极与第二开关管M3-Q2对应的电容M3-C2的第二端连接并作为第三桥臂的第二端，第一开关管M3-Q1的发射极、第一开关管M3-Q1对应的电容M3-C1的第二端、第二开关管M3-Q2对应的电容M3-C2的第一端以及第二开关管M3-Q2的集电极连接并作为第三桥臂的公共端。需要说明的是，第一开关管M3-Q1对应的电容M3-C1和第二开关管M3-Q2对应的电容M2-C2没有极性之分。
4)第四桥臂的连接关系如下：第四桥臂的第一开关管M4-Q1的集电极与第一开关管M4-Q1对应的电容M4-C1的第一端连接并作为第四桥臂的第一端，第二开关管M4-Q2的发射极与第二开关管M4-Q2对应的电容M4-C2的第二端连接并作为第四桥臂的第二端，第一开关管M4-Q1的发射极、第一开关管M4-Q1对应的电容M4-C1的第二端、第二开关管M4-Q2对应的电容M4-C2的第一端以及第二开关管M4-Q2的集电极连接并作为第四桥臂的公共端。需要说明的是，第一开关管M4-Q1对应的电容M4-C1和第二开关管M4-Q2对应的电容M4-C2没有极性之分。
5)第一连接单元中的第一电容C1的第一端作为第一连接单元的第一端，第二电容C2的第二端作为第一连接单元的第二端，第一电容C1的第二端、第二电容C2的第一端、第一二极管D1的阳极和第二二极管D2的阴极连接，第一二极管D1的阴极与第三电容C3的第一端连接并作为第一连接单元的第三端，第二二极管D2的阳极与第三电容C3的第二端连接并作为第一连接单元的第四端。
6)第二连接单元中的第一电容C5的第一端作为第二连接单元的第一端，第二电容C6的第二端作为第二连接单元的第二端，第一电容C5的第二端、第二电容C6的第一端、第一二极管D3的阳极和第二二极管D4的阴极连接，第一二极管D3的阴极与第三电容C4的第一端连接并作为第二连接单元的第三端，第二二极管D4的阳极与第三电容C4的第二端连接并作为第二连接单元的第四端。
7)第一桥臂的第一端与第一连接单元的第一端连接，用于与第一电源(电池组Bat)的正极连接，第二桥臂的第二端与第一连接单元的第二端连接，用于与第一电源(电池组Bat)的负极连接，第一桥臂的公共端与第一连接单元的第三端连接，第二桥臂的公共端与第一连接单元的第四端连接。
8)第三桥臂的第一端与第二连接单元的第一端连接，用于与第二电源(光伏系统)的正极连接，第四桥臂的第二端与第二连接单元的第二端连接，用于与第二电源(光伏系统)的负极连接，第三桥臂的公共端与第二连接单元的第三端连接，第四桥臂的公共端与第二连接单元的第四端连接。
9)第一桥臂的第二端和第二桥臂的第一端连接，并通过电感L1与第三桥臂的第二端和第四桥臂的第一端连接。
需要说明的是，图1只是一种具体的拓扑结构，该拓扑结构中第一电源为电池组Bat，第二电源为光伏系统，但是在具体实施中，第一电源和第二电源可以具体情况选取，并不一定只有图1所示的场景，例如，第一电源可以为光伏系统，第二电源为电池组等。
图1所示的拓扑结构通过控制不同的开关管的导通和截止，能够具备双向可升可降压功能，从控制开关管的角度，本拓扑结构包括但不限于以下四种控制模式，具体模式如下。
1、电池组对光伏系统放电，且为Boost模式
1)图2为本发明实施例提供的一种电池组对光伏系统放电，且为Boost模式时对应的储能模式的等效模型。
驱动电路控制第一桥臂的第一开关管M1-Q1、第一桥臂的第二开关管M1-Q2、第四桥臂的第一开关管M4-Q1和第四桥臂的第二开关管M4-Q2均导通，第二桥臂的第一开关管M2-Q1、第二桥臂的第二开关管M2-Q2、第三桥臂的第一开关管M3-Q1和第三桥臂的第二开关管M3-Q2均关断，以控制DCDC变换器处于储能状态。如图2所示，此时，电池组Bat+(即电容C1)通过第一桥臂中的第一开关管M1-Q1、第一桥臂中的第二开关管M1-Q2、电感L1、第四桥臂中的第一开关管M4-Q1、第四桥臂中的第二开关管M4-Q2回至电池组BAT-(即电容C2)。在该过程中，电容C1、电容C2均放电，电感L1储能。电容C1和电容C2串联后连接于电池组Bat+和Bat-之间，电容C1和电容C2放电即为电池组放电。
2)图3为本发明实施例提供的一种电池组对光伏系统放电，且为Boost模式时对应的续流模式的等效模型。
驱动电路控制第一桥臂的第一开关管M1-Q1导通、第一桥臂的第二开关管M1-Q2导通、第二桥臂的第一开关管M2-Q1关断、第二桥臂的第二开关管M2-Q2关断、第四桥臂的第一开关管M4-Q1关断、第四桥臂的第二开关管M4-Q2关断以控制DCDC变换器处于续流状态。如图3所示，此时，电感L1通过第三桥臂中的第二开关管M3-Q2的体二极管、第三桥臂中的第一开关管M3-Q1的体二极管、电容C5(即光伏系统正极)、电容C6(即光伏系统负极)、第二桥臂中的第二开关管M2-Q2的体二极管、第二桥臂中的第一开关管M2-Q1的体二极管回至电感L1进行释能。在该过程中，电感L1释能，电容C5、电容C6均充电。电容C5和电容6串联后与光伏系统并联，电容C5和电容C6充电即为光伏系统充电。
由此可见，图2和图3所示的等效模型能够实现电容C1、电容C2对电容C5、电容C6放电，即电池组对光伏系统放电，且为Boost模式，即升压模式。
2、电池组对光伏系统放电，且为Buck模式
1)图4为本发明实施例提供的一种电池组对光伏系统放电，且为Buck模式时对应的储能模式的等效模型。
驱动电路控制第一桥臂的第一开关管M1-Q1导通、第一桥臂的第二开关管M1-Q2导通、第二桥臂的第一开关管M2-Q1关断、第二桥臂的第二开关管M2-Q2关断、第四桥臂的第一开关管M4-Q1关断、第四桥臂的第二开关管M4-Q2关断，以控制DCDC变换器处于储能状态。如图4所示，此时，电池组Bat+(即电容C1)通过第一桥臂中的第一开关管M1-Q1、第一桥臂中的第二开关管M1-Q2、电感L1、第三桥臂中的第二开关管M3-Q2的体二极管、第三桥臂中的第一开关管M3-Q1的体二极管、电容C5(即光伏系统正极)、电容C6(即光伏系统负极)回至电池组BAT-(即电容C2)。在该过程中，电容C1、电容C2均放电，电容C5、电容C6均充电，电感L1储能。电容C1和电容C2串联后连接于电池组Bat+和Bat-之间，电容C1和电容C2放电即为电池组放电；电容C5和电容C6串联后与光伏系统并联，电容C5和电容C6充电即为光伏系统充电。
2)如图3所示，通过如下控制，还能够提供的一种电池组对光伏系统放电，且为Buck模式时对应的续流模式的等效模型。
驱动电路控制第一桥臂的第一开关管M1-Q1关断、第一桥臂的第二开关管M1-Q2关断、第四桥臂的第一开关管M4-Q1关断、第四桥臂的第二开关管M4-Q2关断以控制DCDC变换器处于续流状态。如图3所示，此时，电感L1通过第三桥臂中的第二开关管M3-Q2的体二极管、第三桥臂中的第一开关管M3-Q1的体二极管、电容C5(即光伏系统正极)、电容C6(即光伏系统负极)、第二桥臂中的第二开关管M2-Q2的体二极管、第二桥臂中的第一开关管M2-Q1的体二极管回至电感L1进行释能。在该过程中，电感L1释能，电容C5、电容C6均充电。电容C5和电容6串联后与光伏系统并联，电容C5和电容C6充电即为光伏系统充电。
由此可见，图4和图3所示的等效模型能够实现电容C1、电容C2对电容C5、电容C6放电，即电池组对光伏系统放电，且为Buck模式，即降压模式。
3、光伏系统对电池组充电，且为Boost模式
1)图5为本发明实施例提供的一种光伏系统对电池组充电，且为Boost模式时对应的储能模式的等效模型。
驱动电路控制第三桥臂的第一开关管M3-Q1导通、第三桥臂的第二开关管M3-Q2导通、第二桥臂的第一开关管M2-Q1导通、第二桥臂的第二开关管M2-Q2导通，第四桥臂的第一开关管M4-Q1关断、第四桥臂的第二开关管M4-Q2关断、第一桥臂的第一开关管M1-Q1关断、第一桥臂的第二开关管M1-Q2关断，以控制DCDC变换器处于储能状态。如图5所示，此时，光伏系统正极(即电容C5)通过第三桥臂中的第一开关管M3-Q1、第三桥臂中的第二开关管M3-Q2、电感L1、第二桥臂中的第一开关管M2-Q1、第二桥臂中的第二开关管M2-Q2回至光伏系统负极(即电容C6)。在该过程中，电容C5、电容C6均放电，电感L1储能。电容C5和电容C6串联后与光伏系统并联，电容C5和电容C6放电即为光伏系统放电。
2)图6为本发明实施例提供的一种光伏系统对电池组充电放电，且为Boost模式时对应的续流模式的等效模型。
驱动电路控制第三桥臂的第一开关管M3-Q1导通、第三桥臂的第二开关管M3-Q2导通，第四桥臂的第一开关管M4-Q1关断、第四桥臂的第二开关管M4-Q2关断、第二臂的第一开关管M2-Q1关断、第二桥臂的第二开关管M2-Q2关断，以控制DCDC变换器处于续流状态。如图6所示，此时，电感L1通过第一桥臂中的第二开关管M1-Q2的体二极管、第一桥臂中的第一开关管M1-Q1的体二极管、电容C1(即电池组BAT+)、电容C2(即电池组BAT-)、第四桥臂中的第二开关管M4-Q2的体二极管、第四桥臂中的第一开关管M4-Q1的体二极管回至电感L1进行释能。在该过程中，电感L1释能，电容C1、电容C2均充电。电容C1和电容C2串联后与电池组并联，电容C1和电容C2充电即为电池组充电。
由此可见，图5和图6所示的等效模型能够实现电容C5、电容C6对电容C1、电容C2放电，即光伏系统对电池组充电，且为Boost模式，即升压模式。
4、光伏系统对电池组充电，且为Buck模式
1)图7为本发明实施例提供的一种光伏系统对电池组充电，且为Buck模式时对应的储能模式的等效模型。
驱动电路控制第三桥臂的第一开关管M3-Q1导通、第三桥臂的第二开关管M3-Q2导通，第四桥臂的第一开关管M4-Q1关断、第四桥臂的第二开关管M4-Q2关断、第二桥臂的第一开关管M2-Q1关断、第二桥臂的第二开关管M2-Q2导通，以控制DCDC变换器处于储能状态。如图7所示，此时，光伏系统正极(即电容C5)通过第三桥臂中的第一开关管M3-Q1、第三桥臂中的第二开关管M3-Q2、电感L1、第一桥臂中的第二开关管M1-Q2的体二极管、第一桥臂中的第一开关管M1-Q1的体二极管、电容C1(即电池组Bat+)、电容C2(即电池组Bat-)回至光伏系统负极(即电容C6)。在该过程中，电容C5、电容C6均放电，电容C1、电容C2均充电，电感L1储能。电容C1和电容C2串联后连接于电池组Bat+和Bat-之间，电容C1和电容C2充电即为电池组充电；电容C5和电容C6串联后与光伏系统并联，电容C5和电容C6放电即为光伏系统放电。
2)如图6所示，通过如下控制，还能够提供的一种对光伏系统电池组充电，且为Buck模式时对应的续流模式的等效模型。
驱动电路控制第三桥臂的第一开关管M3-Q1关断、第三桥臂的第二开关管M3-Q2关断、第二桥臂的第一开关管M2-Q1关断、第二桥臂的第二开关管M2-Q2关断，以控制DCDC变换器处于续流状态。如图6所示，此时，电感L1通过第一桥臂中的第二开关管M1-Q2的体二极管、第一桥臂中的第一开关管M1-Q1的体二极管、电容C1(即电池组Bat+)、电容C2(即电池组Bat-)、第四桥臂中的第二开关管M4-Q2的体二极管、第四桥臂中的第一开关管M4-Q1的体二极管回至电感L1进行释能。在该过程中，电感L1释能，电容C1、电容C2均充电。电容C1和电容2串联后与电池组并联，电容C1和电容C2充电即为光伏系统充电。
由此可见，图7和图6所示的等效模型能够实现电容C5、电容C6对电容C1、电容C2充电，即光伏系统对电池组充电，且为Buck模式，即降压模式。
本实施例提供的DCDC变换器，包括4组桥臂和2组连接单元；每组桥臂包括第一开关管、第二开关管、第一开关管对应的电容、第二开关管对应的电容；每组连接单元包括第一电容、第二电容、第三电容、第一二极管、第二二极管。通过驱动电路控制各桥臂中的开关管的状态能够支持双向升降或降压功能。相对于现有技术而言，本DCDC变换器可根据接入的第一电源和第二电源的状态进行Buck模式和Boost模式转换，也可根据第一电源的充电和放电需求进行双向变换，并且第一电源和/或第二电源为高压状态时，对开关器件的耐压要求较低，器件选择范围较大、成本较低，使其应用范围更广，适用于多种场合。
在具体实施中，作为优选地实施方式，第一桥臂中的第一开关管M1-Q1对应的电容M1-C1和第二开关管M1-Q2对应的电容M1-C2的参数相同。
同理，第二桥臂中的第一开关管M2-Q1对应的电容M2-C1和第二开关管M2-Q2对应的电容M2-C2的参数相同；第三桥臂中的第一开关管M3-Q1对应的电容M3-C1和第二开关管M3-Q2对应的电容M3-C2的参数相同；第四桥臂中的第一开关管M4-Q1对应的电容M4-C1和第二开关管M4-Q2对应的电容M4-C2的参数相同。
以上对本发明所提供的DCDC变换器进行了详细介绍。说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
Claims (1)
1.一种DCDC变换器，其特征在于，包括4组桥臂和2组连接单元；
每组所述桥臂包括第一开关管、第二开关管、第一开关管对应的电容、第二开关管对应的电容；所述第一开关管的第一端与所述第一开关管对应的电容的第一端连接并作为所述桥臂的第一端，所述第二开关管的第二端与所述第二开关管对应的电容的第二端连接并作为所述桥臂的第二端，所述第一开关管的第二端、所述第一开关管对应的电容的第二端、所述第二开关管对应的电容的第一端以及所述第二开关管的第一端连接并作为所述桥臂的公共端；
每组所述连接单元包括第一电容、第二电容、第三电容、第一二极管、第二二极管；所述第一电容的第一端作为所述连接单元的第一端，所述第二电容的第二端作为所述连接单元的第二端，所述第一电容的第二端、所述第二电容的第一端、所述第一二极管的阳极和所述第二二极管的阴极连接，所述第一二极管的阴极与所述第三电容的第一端连接并作为所述连接单元的第三端，所述第二二极管的阳极与所述第三电容的第二端连接并作为所述连接单元的第四端；
第一桥臂的第一端与第一连接单元的第一端连接，用于与第一电源的正极连接，第二桥臂的第二端与所述第一连接单元的第二端连接，用于与所述第一电源的负极连接，所述第一桥臂的公共端与所述第一连接单元的第三端连接，所述第二桥臂的公共端与所述第一连接单元的第四端连接；
第三桥臂的第一端与第二连接单元的第一端连接，用于与第二电源的正极连接，第四桥臂的第二端与所述第二连接单元的第二端连接，用于与所述第二电源的负极连接，所述第三桥臂的公共端与所述第二连接单元的第三端连接，所述第四桥臂的公共端与所述第二连接单元的第四端连接；
所述第一桥臂的第二端和所述第二桥臂的第一端连接，并通过电感与所述第三桥臂的第二端和所述第四桥臂的第一端连接；所述第一开关管和所述第二开关管均为IGBT或MOS管；
所述第一开关管对应的电容和所述第二开关管对应的电容的参数均相同；
所述第一电源为储能电池组，所述第二电源为光伏系统；
其中，在电池组对光伏系统放电，且为Boost模式时，驱动电路控制第一桥臂的第一开关管、第一桥臂的第二开关管、第四桥臂的第一开关管和第四桥臂的第二开关管均导通，第二桥臂的第一开关管、第二桥臂的第二开关管、第三桥臂的第一开关管和第三桥臂的第二开关管均关断，以控制DCDC变换器处于储能状态；或驱动电路控制第一桥臂的第一开关管导通、第一桥臂的第二开关管导通、第二桥臂的第一开关管关断、第二桥臂的第二开关管关断、第四桥臂的第一开关管关断、第四桥臂的第二开关管关断以控制DCDC变换器处于续流状态；
在电池组对光伏系统放电，且为Buck模式时，驱动电路控制第一桥臂的第一开关管导通、第一桥臂的第二开关管导通、第二桥臂的第一开关管关断、第二桥臂的第二开关管关断、第四桥臂的第一开关管关断、第四桥臂的第二开关管关断，以控制DCDC变换器处于储能状态；或驱动电路控制第一桥臂的第一开关管关断、第一桥臂的第二开关管关断、第四桥臂的第一开关管关断、第四桥臂的第二开关管关断以控制DCDC变换器处于续流状态；
在光伏系统对电池组充电，且为Boost模式时，驱动电路控制第三桥臂的第一开关管导通、第三桥臂的第二开关管导通、第二桥臂的第一开关管导通、第二桥臂的第二开关管导通，第四桥臂的第一开关管关断、第四桥臂的第二开关管关断、第一桥臂的第一开关管关断、第一桥臂的第二开关管关断，以控制DCDC变换器处于储能状态；或驱动电路控制第三桥臂的第一开关管导通、第三桥臂的第二开关管导通，第四桥臂的第一开关管关断、第四桥臂的第二开关管关断、第二臂的第一开关管关断、第二桥臂的第二开关管关断，以控制DCDC变换器处于续流状态；
在光伏系统对电池组充电，且为Buck模式时，驱动电路控制第三桥臂的第一开关管导通、第三桥臂的第二开关管导通，第四桥臂的第一开关管关断、第四桥臂的第二开关管关断、第二桥臂的第一开关管关断、第二桥臂的第二开关管导通，以控制DCDC变换器处于储能状态；或驱动电路控制第三桥臂的第一开关管关断、第三桥臂的第二开关管关断、第二桥臂的第一开关管关断、第二桥臂的第二开关管关断，以控制DCDC变换器处于续流状态。
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Citations (5)
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|---|---|---|---|---|
| CN101860206A (zh) * | 2010-05-12 | 2010-10-13 | 杭州矽力杰半导体技术有限公司 | 三电平降压型变换器 |
| CN103746557A (zh) * | 2013-12-17 | 2014-04-23 | 中国船舶重工集团公司第七一九研究所 | 一种双向多电平升降压变换器及其控制方法 |
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Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101860206A (zh) * | 2010-05-12 | 2010-10-13 | 杭州矽力杰半导体技术有限公司 | 三电平降压型变换器 |
| CN104124866A (zh) * | 2013-04-26 | 2014-10-29 | 丰郅(上海)新能源科技有限公司 | 升降压双向直流变换器拓扑 |
| CN103746557A (zh) * | 2013-12-17 | 2014-04-23 | 中国船舶重工集团公司第七一九研究所 | 一种双向多电平升降压变换器及其控制方法 |
| CN106130343A (zh) * | 2016-08-31 | 2016-11-16 | 长沙广义变流技术有限公司 | 一种升降压电路 |
| CN107231089A (zh) * | 2017-05-23 | 2017-10-03 | 中国农业大学 | 一种双向三电平h桥非隔离dc‑dc变换器 |
Non-Patent Citations (1)
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| 大容量储能系统三电平双向DC/DC变换器的研制与仿真;杨晓辉等;《电力与能源》;20140630;第35卷(第3期);第267-270页 * |
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