CN111106750A - 一种不间断电源及其电池组升降压电路 - Google Patents

一种不间断电源及其电池组升降压电路 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种不间断电源及其电池组升降压电路,该电池组升降压电路中,电池组的正极通过正极电感分别与第一开关单元和第三开关单元连接;电池组的负极通过负极电感分别与第二开关单元和第四开关单元连接;第一开关单元的另一端分别与第二开关单元的另一端以及第五开关单元连接;第三开关单元的另一端与第一电容连接;第一电容的另一端分别与第五开关单元的另一端和第二电容连接,第二电容的另一端与第四开关单元的另一端连接;第一开关单元至第四开关单元均包括可控开关和反向并联的二极管;控制单元与各可控开关的控制端连接。本申请可有效实现正负母线电压平衡,并可在避免出现并机环流以保障电池寿命的同时,也取消了对电池数量的限制。

Description

一种不间断电源及其电池组升降压电路
技术领域
本申请涉及电力变换技术领域,特别涉及一种不间断电源及其电池组升降压电路。
背景技术
电池组升降压电路是不间断电源(Uninterruptible Power Supply,UPS)中的常用功率电路,用于对电池组的电能进行升压、降压处理以实现UPS的稳定输出,多采用Buck-Boost拓扑结构。
出于节能提效的考虑,共用电池组即令两台或多台UPS主机同时共用一组电池的方案被提出。在共用电池组后,为了避免出现并机环流进而损坏电池,现有技术中将UPS中电池组的中点拉出与输出中点连接,如图1所示。由此,限制了共用电池组中的电池数量必须以偶数形式增减,无法进行单节电池增减,否则将无法保障正负母线电压平衡。
鉴于此,提供一种解决上述技术问题的方案,已经是本领域技术人员所亟需关注的。
发明内容
本申请的目的在于提供一种不间断电源及其电池组升降压电路,以便在有效避免并机环流以保障电池使用寿命的基础上,同时取消对电池数量的限制并实现正负母线电压平衡,进而保障系统安全稳定运行。
为解决上述技术问题,第一方面,本申请公开了一种电池组升降压电路,电池组、正极电感、负极电感、第一开关单元、第二开关单元、第三开关单元、第四开关单元、第五开关单元、第一电容、第二电容和控制单元;
所述电池组的正极通过所述正极电感与所述第一开关单元的一端连接;所述电池组的负极通过所述负极电感与所述第二开关单元的一端连接;所述第一开关单元的另一端、所述第二开关单元的另一端均与所述第五开关单元的一端连接;
所述第三开关单元的一端连接在所述正极电感与所述第一开关单元之间,另一端依次串联有所述第一电容、所述第二电容、所述第四开关单元;所述第四开关单元的另一端连接在所述负极电感与所述第二开关单元之间;所述第五开关单元的另一端连接在所述第一电容与所述第二电容之间;
所述第一开关单元至所述第五开关单元均包括一个可控开关以及一个与所述可控开关反向并联的二极管;所述控制单元分别与各个所述可控开关的控制端连接以分别控制各个所述可控开关的通断;
所述电池组、所述正极电感、所述第三开关单元、所述第一电容、所述第五开关单元、所述第二开关单元、所述负极电感的串联回路作为第一调压回路,用于调节所述第一电容所输出的正母线电压;所述电池组、所述正极电感、所述第一开关单元、所述第五开关单元、所述第二电容、所述第四开关单元、所述负极电感的串联回路作为第二调压回路,用于调节所述第二电容所输出的负母线电压。
可选地,在所述电池组处于放电状态期间,
当所述正母线电压低于所述负母线电压时,所述第一调压回路中的各开关单元导通,以便对所述第一电容充电以提高所述正母线电压;
当所述正母线电压高于所述负母线电压时,所述第二调压回路中的各开关单元导通,以便对所述第二电容充电以提高所述负母线电压。
可选地,在所述电池组处于充电状态期间,
当所述正母线电压低于所述负母线电压时,所述第二调压回路中的各开关单元导通,以便所述第二电容放电以降低所述负母线电压;
当所述正母线电压高于所述负母线电压时,所述第一调压回路中的各开关单元导通,以便所述第一电容放电以降低所述正母线电压。
可选地,所述电池组、所述正极电感、所述第一开关单元、所述第二开关单元、所述负极电感的串联回路作为储能回路,用于实现电池电能与电感磁场能之间的转换;
所述电池组、所述正极电感、所述第三开关单元、所述第一电容、所述第二电容、所述第四开关单元、所述负极电感的串联回路作为输出回路,用于实现电池电能、电感磁场能、电容电场能之间的转换。
可选地,当并联的多个所述电池组升降压电路共用所述电池组时,所述电池组对各个所述电池组升降压电路的输入/输出状态一致。
可选地,在所述第一开关单元至所述第五开关单元中,可控开关的输入端与二极管的阴极连接,并作为开关单元的第一端;可控开关的输出端与二极管的阳极连接,并作为开关单元的第二端;
所述第一开关单元的第一端与所述正极电感连接,第二端与所述第二开关单元的第一端连接;所述第三开关单元的第二端连接在所述正极电感与所述第一开关单元之间,第一端与所述第一电容连接;所述第四开关单元的第一端连接在所述负极电感与所述第二开关单元之间,第二端与所述第二电容连接;
所述第五开关单元的第一端连接在所述第一电容与所述第二电容之间;第二端连接在所述第一开关单元与所述第二开关单元之间。
可选地,在所述第一开关单元至所述第五开关单元中,可控开关的输入端与二极管的阴极连接,并作为开关单元的第一端;可控开关的输出端与二极管的阳极连接,并作为开关单元的第二端;
所述第一开关单元的第一端与所述正极电感连接,第二端与所述第二开关单元的第一端连接;所述第三开关单元的第二端连接在所述正极电感与所述第一开关单元之间,第一端与所述第一电容连接;所述第四开关单元的第一端连接在所述负极电感与所述第二开关单元之间,第二端与所述第二电容连接;
所述第五开关单元的第一端连接在所述第一开关单元与所述第二开关单元之间,第二端连接在所述第一电容与所述第二电容之间。
可选地,各个所述可控开关均为NPN型三极管,NPN型三极管的集电极作为所述可控开关的输入端,发射极作为所述可控开关的输出端;
或者,各个所述可控开关均为PNP型三极管,PNP型三极管的发射极作为所述可控开关的输入端,集电极作为所述可控开关的输出端;
或者,各个所述可控开关均为NMOS管,NMOS管的漏极作为所述可控开关的输入端,源极作为所述可控开关的输出端;
或者,各个所述可控开关均为PMOS管,PMOS管的源极作为所述可控开关的输入端,漏极作为所述可控开关的输出端。
可选地,还包括熔丝,所述熔丝连接在所述电池组的正极与所述正极电感之间,或者连接在所述电池组的负极与所述负极电感之间。
第二方面,本申请还公开了一种不间断电源,包括如上所述的任一种电池组升降压电路。
本申请实施例所公开的电池组升降压电路,在实现升降压的基础功能之外,基于电路结构中设计的第一调压回路和第二调压回路,可分别对正母线电压、负母线电压进行调节,从而帮助实现正负母线电压平衡。此外,当多台UPS共用电池组时,本申请可通过合理控制不同UPS对电池组的充放电状态一致来避免并机环流的出现,以保障电池使用寿命,因而无需再将电池组中点拉出,既保障了系统的正常安全运行,也取消了对电池组中电池数量的限制,从而可采用单电池组供电方案,提高了产品的适用性和经济效益。本申请所提供的不间断电源同样具有上述有益效果。
附图说明
为了更清楚地说明现有技术和本申请实施例中的技术方案,下面将对现有技术和本申请实施例描述中需要使用的附图作简要的介绍。当然,下面有关本申请实施例的附图描述的仅仅是本申请中的一部分实施例,对于本领域普通技术人员来说,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据提供的附图获得其他的附图,所获得的其他附图也属于本申请的保护范围。
图1为现有技术中公开的一种电池组升降压电路的电路结构图;
图2为本申请实施例公开的一种电池组升降压电路的应用环境图;
图3为本申请实施例公开的一种电池组升降压电路的电路结构图;
图4为本申请实施例公开的一种电池组升降压电路的并机电路结构图;
图5为图3所示电池组升降压电路在第一运行状态下的电流通路示意图;
图6为图3所示电池组升降压电路在第二运行状态下的电流通路示意图;
图7为图3所示电池组升降压电路在第三运行状态下的电流通路示意图;
图8为图3所示电池组升降压电路在第四运行状态下的电流通路示意图;
图9为图3所示电池组升降压电路在第五运行状态下的电流通路示意图;
图10为图3所示电池组升降压电路在第六运行状态下的电流通路示意图;
图11为图3所示电池组升降压电路在第七运行状态下的电流通路示意图;
图12为图3所示电池组升降压电路在第八运行状态下的电流通路示意图。
具体实施方式
本申请的核心在于提供一种不间断电源及其电池组升降压电路,以便在有效避免并机环流以保障电池使用寿命的基础上,同时取消对电池数量的限制并实现正负母线电压平衡,进而保障系统安全稳定运行。
为了对本申请实施例中的技术方案进行更加清楚、完整地描述,下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行介绍。显然,所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,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,都属于本申请保护的范围。
当前,在不间断电源中,出于节能提效的考虑,多采用共用电池组即令两台或多台UPS主机同时共用一组电池的方案。在共用电池组后,为了避免出现并机环流,现有技术中将UPS中电池组的中点拉出与输出中点连接,如图1所示。由此,限制了共用电池组中的电池数量必须以偶数形式增减,无法进行单节电池增减。并且,设置电池组中线的方式将极大地缩减锂电池的使用寿命。鉴于此,本申请提供了一种电池组升降压电路,可有效解决上述问题。
参见图2所示,图2为本申请实施例公开的一种电池组升降压电路的应用环境图。图2中,两台UPS并机运行,共用一个电池组;两台UPS中电池组升降压电路的具体连接位置分别如图中2个实线矩形框所示。
参见图3,图3为本申请实施例公开的一种电池组升降压电路的电路结构图。该电池组升降压电路主要包括电池组、正极电感L1、负极电感L2、第一开关单元S1、第二开关单元S2、第三开关单元S3、第四开关单元S4、第五开关单元S5、第一电容C1、第二电容C2和控制单元;
电池组的正极通过正极电感L1与第一开关单元S1的一端连接;电池组的负极通过负极电感L2与第二开关单元S2的一端连接;第一开关单元S1的另一端、第二开关单元S2的另一端均与第五开关单元S5的一端连接;第三开关单元S3的一端连接在正极电感L1与第一开关单元S1之间,另一端依次串联有第一电容C1、第二电容C2、第四开关单元S4;第四开关单元S4的另一端连接在负极电感L2与第二开关单元S2之间;第五开关单元S5的另一端连接在第一电容C1与第二电容C2之间;
第一开关单元S1至第五开关单元S5均包括一个可控开关以及一个与可控开关反向并联的二极管;控制单元分别与各个可控开关的控制端连接以分别控制各个可控开关的通断。
其中,第一电容C1与第二电容C2的连接点为中性点,第一电容C1的另一端与正母线连接,第一电容C1的两端电压为正母线电压;第二电容C2的另一端与负母线连接,第二电容C2的两端电压为负母线电压。并且,优选地,正极电感L1与负极电感L2的电感值相等,第一电容C1与第二电容C2C2的电容值相等。
在本申请所公开的由电池组、正负极电感L2、各个电容和各个开关单元所构成的电池组升降压电路中,电池组、正极电感L1、第三开关单元S3、第一电容C1、第五开关单元S5、第二开关单元S2、负极电感L2的串联回路作为第一调压回路,用于调节第一电容C1所输出的正母线电压;电池组、正极电感L1、第一开关单元S1、第五开关单元S5、第二电容C2、第四开关单元S4、负极电感L2的串联回路作为第二调压回路,用于调节第二电容C2所输出的负母线电压。
由此,当正负母线电压不平衡时,本申请所公开的电池组升降压电路可利用第一调压回路或者第二调压回路进行调节和改善。具体地,在电池组处于放电状态期间,当正母线电压低于负母线电压时,第一调压回路中的各开关单元导通,以便对第一电容C1充电以提高正母线电压;当正母线电压高于负母线电压时,第二调压回路中的各开关单元导通,以便对第二电容C2充电以提高负母线电压。
另一方面,在电池组处于充电状态期间,当正母线电压低于负母线电压时,第二调压回路中的各开关单元导通,以便第二电容C2放电以降低负母线电压;当正母线电压高于负母线电压时,第一调压回路中的各开关单元导通,以便第一电容C1放电以降低正母线电压。
此外,电池组、正极电感L1、第一开关单元S1、第二开关单元S2、负极电感L2的串联回路作为储能回路,用于实现电池电能与电感磁场能之间的转换;电池组、正极电感L1、第三开关单元S3、第一电容C1、第二电容C2、第四开关单元S4、负极电感L2的串联回路作为输出回路,用于实现电池电能、电感磁场能、电容电场能之间的转换。
当电池组放电、储能回路正向导通时,部分电池电能被储存在正极电感L1和负极电感L2中;当电池组充电、储能回路反向导通时,正极电感L1和负极电感L2中的电感磁场能释放并转换为电池电能。当电池组放电、输出回路正向导通时,部分电池电能转换为电感磁场能和电容电场能;当电池组充电、输出回路反向导通时,电感磁场能和电容电场能转换为电池电能。
储能回路和输出回路是本申请所公开的电池组升降压电路在进行升降压变换输出的主要工作电路。当在实际运行中出现正负母线电压不平衡时,可通过开关控制,利用第一调压回路调节正母线电压,或者利用第二调压回路调节负母线电压,以实现正负母线电压平衡。
参加图4,图4为本申请实施例公开的一种电池组升降压电路的并机电路结构图。为了便于区分,图4中具体将左侧UPS1的相关元器件以脚标“_a”标记,并将右侧的UPS2的相关元器件以脚标“_b”标记。
具体地,当多台UPS并机运行而共用电池组时,两个电池组升降压电路将因同时并接在电池组两端而形成环路。由于该环路的存在,每台UPS在并接处均对其他UPS施加了电压。当并接的UPS间互相施加的电压不等时即存在电压差时,将会在两台UPS间形成并机环流。而由于UPS整流器之间通常没有均流控制,因此并机环流极易导致一台UPS的整流器过载,而其他UPS的整流器无法启动,进而整流器故障将导致电压失控,母线电压过压又进而会殃及电池组中所有电池过充损坏。
由此,在本申请实施例所提供的电池组升降压电路中,为了防止并机环流的出现,当并联的多个电池组升降压电路共用电池组时,电池组对各个电池组升降压电路的输入/输出状态一致。需要说明的是,输入/输出状态一致具体是指:对于电池组而言,各个电池组升降压电路同时对电池组充电,或者同时由电池组放电;并且,各个电池组升降压电路在均对电池组充电时的充电电流等参数均相等;电池组在对各个电池组升降压电路均放电时的放电电流等参数均相等。
例如,对于图4所示的并机电路,电池组可同时为UPS1和UPS2中的电容充电,并且具体地,电池组可以以大小为I0的充电电流为UPS1中的C1_a充电,并同时以电流大小为I0的充电电流为UPS2中的C2_b充电。
可见,本申请实施例所公开的电池组升降压电路,在实现升降压的基础功能之外,基于电路结构中设计的第一调压回路和第二调压回路,可分别对正母线电压、负母线电压进行调节,从而帮助实现正负母线电压平衡。此外,当多台UPS共用电池组时,本申请可通过合理控制不同UPS对电池组的充放电状态一致来避免并机环流的出现,以保障电池使用寿命,因而无需再将电池组中点拉出,既保障了系统的正常安全运行,也取消了对电池组中电池数量的限制,无需像现有技术中那样使用双电池组,而是可以采用单电池组供电方案,极大地提高了产品的适用性和经济效益。
在上述内容的基础上,如上所述,各个开关单元均包括了可控开关和二极管,而由于开关单元中的可控开关与二极管是反向并联的,因此,可控开关的导通方向与二极管的导通方向相反。其中,可控开关的通断由控制单元发出的控制信号决定,二极管的通断则由两端的电压差决定。控制单元可具体利用单片机、FPGA等器件来实现。
在第一开关单元S1至第五开关单元S5中,可控开关的输入端与二极管的阴极连接,并作为开关单元的第一端;可控开关的输出端与二极管的阳极连接,并作为开关单元的第二端。
由此,当可控开关导通、二极管关断时,开关单元的导通方向为第一端至第二端;当可控开关关断、二极管导通时,开关单元的导通方向为第二端至第一端;当可控开关关断、二极管关断时,开关单元不导通,为关断状态。
其中,在图3所示的具体实施例中,各个可控开关均为NPN型三极管,NPN型三极管的集电极作为可控开关的输入端,发射极作为可控开关的输出端。其中,第一开关单元S1中的第一可控开关记为Q1,第一二极管记为D1;第二开关单元S2中的第二可控开关记为Q2,第二二极管记为D2;第三开关单元S3中的第三可控开关记为Q3,第三二极管记为D3;第四开关单元S4中的第四可控开关记为Q4,第四二极管记为D4;第五开关单元S5中的第五可控开关记为Q5,第五二极管记为D5。
当然,本领域技术人员也可选用其他类型的可控开关。例如,在另一个具体实施方式中,各个可控开关可均为PNP型三极管,PNP型三极管的发射极作为可控开关的输入端,集电极作为可控开关的输出端。在又一个具体实施方式中,各个可控开关可均为NMOS管,NMOS管的漏极作为可控开关的输入端,源极作为可控开关的输出端。在又一个具体实施方式中,各个可控开关可均为PMOS管,PMOS管的源极作为可控开关的输入端,漏极作为可控开关的输出端。
在图3中,作为一个具体实施例,第一开关单元S1的第一端与正极电感L1连接,第二端与第二开关单元S2的第一端连接;第三开关单元S3的第二端连接在正极电感L1与第一开关单元S1之间,第一端与第一电容C1连接,;第四开关单元S4的第一端连接在负极电感L2与第二开关单元S2之间,第二端与第二电容C2连接。
需要说明的是,在图3中,第五开关单元S5的第一端即第五可控开关Q5的输入端连接在第一电容C1与第二电容C2之间;第五开关单元S5的第二端连接即第五可控开关Q5的输出端连接在第一开关单元S1与所述第二开关单元S2之间。因此,对于图3,当在电池组放电情况下第二调压回路导通时,第五开关单元S5的导通具体是指第五二极管D5的导通,而第五可控开关Q5被控制处于关断状态;同理,当在电池组充电情况下第二调压回路导通时,第五开关单元S5的导通具体是指第五可控开关Q5的导通,而第五二极管D5则关断。
容易理解的是,图3中第五开关单元S5还可以更换连接方向,即还可在另一个实施例中,将第五开关单元S5的第一端即第五可控开关Q5的输入端连接在第一开关单元S1与第二开关单元S2之间,而将第五开关单元S5的第二端即第五可控开关Q5的输出端连接在第一电容C1与第二电容C2之间。如此,当在电池组放电情况下第二调压回路导通时,第五开关单元S5的导通具体是指第五可控开关Q5的导通,而第五二极管D5则关断;当在电池组充电情况下第二调压回路导通时,第五开关单元S5的导通具体是指第五二极管D5的导通,而第五可控开关Q5被控制处于关断状态。
此外,进一步地,本申请实施例所公开的电池组升降压电路还可以包括熔丝F,熔丝F具体可以连接在电池组的正极与正极电感L1之间,或者连接在电池组的负极与负极电感L2之间。
下面将对不同充放电运行状态下的电流通路进行介绍。根据电池组的充放电状态,图3所示电池组升降压电路的运行状态可分为两大类:电池组放电状态(对应于图5~图8)和电池组充电状态(对应于图9~图12)。需要说明的是,在图6~图12中,与各NPN三极管反向并联的二极管并未画出,可具体参考图5中对应位置处的二极管。
参见图5所示,图5为图3所示电池组升降压电路在第一运行状态下的电流通路示意图。如图5所示,在控制单元的控制作用下,第一可控开关Q1和第二可控开关Q2导通,其余可控开关均关断,由此储能回路正向导通,正极电感L1和负极电感L2处于充电状态。
参见图6所示,图6为图3所示电池组升降压电路在第二运行状态下的电流通路示意图。如图6所示,在控制单元的控制作用下,各个可控开关均断开,同时,第三二极管D3与第四二极管D4因承受正向压差而导通,由此输出回路正向导通,电池组对第一电容C1和第二电容C2放电。
参见图7所示,图7为图3所示电池组升降压电路在第三运行状态下的电流通路示意图。当正母线电压低于负母线电压时,可利用图7所示电流通路提升正母线电压。如图7所示,在控制单元的控制作用下,第一可控开关Q1、第三可控开关Q3和第四可控开关Q4均关断,第二可控开关Q2和第五可控开关Q5均导通;同时,第三二极管D3因承受正向压差而导通,由此第一调压回路正向导通。此时,电池组对第一电容C1放电,第一电容C1处于充电状态。
参见图8所示,图8为图3所示电池组升降压电路在第四运行状态下的电流通路示意图。当正母线电压高于负母线电压时,可利用图8所示电流通路提升负母线电压。如图8所示,在控制单元的控制作用下,第一可控开关Q1导通,其余可控开关均关断;同时,第四二极管D4和第五二极管D5因承受正向压差而导通,由此第二调压回路正向导通。此时,电池组对第二电容C2放电,第二电容C2处于充电状态。
参见图9所示,图9为图3所示电池组升降压电路在第五运行状态下的电流通路示意图。如图9所示,在控制单元的控制作用下,各个可控开关均关断,此时由于电池组电压较低,第一二极管D1和第二二极管D2因承受正压而导通,由此储能回路反向导通,正极电感L1和负极电感L2处于放电状态。
参见图10所示,图10为图3所示电池组升降压电路在第六运行状态下的电流通路示意图。如图10所示,在控制单元的控制作用下,第三可控开关Q3管和第四可控开关Q4管均导通,第一可控开关Q1、第二可控开关Q2和第五可控开关Q5均关断,由此输出回路反向导通。此时,第一电容C1和第二电容C2对电池组放电,电池组处于充电状态。
参见图11所示,图11为图3所示电池组升降压电路在第七运行状态下的电流通路示意图。当正母线电压低于负母线电压时,可利用图11所示电流通路降低负母线电压。如图11所示,在控制单元的控制作用下,第四可控开关Q4和第五可控开关Q5均导通,第一可控开关Q1、第二可控开关Q2和第三可控开关Q3均关断;同时,第一二极管D1因承受正向压差而导通,由此第二调压回路反向导通。此时,第二电容C2对电池组放电,电池组处于充电状态。
参见图12所示,图12为图3所示电池组升降压电路在第八运行状态下的电流通路示意图。当正母线电压高于负母线电压时,可利用图12所示电流通路降低正母线电压。如图12所示,在控制单元的控制作用下,第三可控开关Q3导通,其余可控开关均关断;同时,第二二极管D2和第五二极管D5因承受正向压差而导通,由此第一调压回路反向导通。此时,第一电容C1对电池组放电,电池组处于充电状态。
具体地,在上述六种运行状态中,各个可控开关的导通状态可参见表1。其中,“1”表示导通,“0”表示关断。
表1
Q1 Q2 Q3 Q4 Q5
运行状态一 1 1 0 0 0
运行状态二 0 0 0 0 0
运行状态三 0 1 0 0 1
运行状态四 1 0 0 0 0
运行状态五 0 0 0 0 0
运行状态六 0 0 1 1 0
运行状态七 0 0 0 1 1
运行状态八 0 0 1 0 0
进一步地,本申请还公开了一种不间断电源,包括如上所述的任一种电池组升降压电路。
关于上述不间断电源的具体内容,可参考前述关于电池组升降压电路的详细介绍,这里就不再赘述。
本申请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。对于实施例公开的设备而言,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。
还需说明的是,在本申请文件中,诸如“第一”和“第二”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者操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或者操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。此外,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。
以上对本申请所提供的技术方案进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想。应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本申请原理的前提下,还可以对本申请进行若干改进和修饰,这些改进和修饰也落入本申请的保护范围内。

Claims (10)

1.一种电池组升降压电路,其特征在于,包括电池组、正极电感、负极电感、第一开关单元、第二开关单元、第三开关单元、第四开关单元、第五开关单元、第一电容、第二电容和控制单元;
所述电池组的正极通过所述正极电感与所述第一开关单元的一端连接;所述电池组的负极通过所述负极电感与所述第二开关单元的一端连接;所述第一开关单元的另一端、所述第二开关单元的另一端均与所述第五开关单元的一端连接;
所述第三开关单元的一端连接在所述正极电感与所述第一开关单元之间,另一端依次串联有所述第一电容、所述第二电容、所述第四开关单元;所述第四开关单元的另一端连接在所述负极电感与所述第二开关单元之间;所述第五开关单元的另一端连接在所述第一电容与所述第二电容之间;
所述第一开关单元至所述第五开关单元均包括一个可控开关以及一个与所述可控开关反向并联的二极管;所述控制单元分别与各个所述可控开关的控制端连接以分别控制各个所述可控开关的通断;
所述电池组、所述正极电感、所述第三开关单元、所述第一电容、所述第五开关单元、所述第二开关单元、所述负极电感的串联回路作为第一调压回路,用于调节所述第一电容所输出的正母线电压;所述电池组、所述正极电感、所述第一开关单元、所述第五开关单元、所述第二电容、所述第四开关单元、所述负极电感的串联回路作为第二调压回路,用于调节所述第二电容所输出的负母线电压。
2.根据权利要求1所述的电池组升降压电路,其特征在于,在所述电池组处于放电状态期间,
当所述正母线电压低于所述负母线电压时,所述第一调压回路中的各开关单元导通,以便对所述第一电容充电以提高所述正母线电压;
当所述正母线电压高于所述负母线电压时,所述第二调压回路中的各开关单元导通,以便对所述第二电容充电以提高所述负母线电压。
3.根据权利要求1所述的电池组升降压电路,其特征在于,在所述电池组处于充电状态期间,
当所述正母线电压低于所述负母线电压时,所述第二调压回路中的各开关单元导通,以便所述第二电容放电以降低所述负母线电压;
当所述正母线电压高于所述负母线电压时,所述第一调压回路中的各开关单元导通,以便所述第一电容放电以降低所述正母线电压。
4.根据权利要求1所述的电池组升降压电路,其特征在于,
所述电池组、所述正极电感、所述第一开关单元、所述第二开关单元、所述负极电感的串联回路作为储能回路,用于实现电池电能与电感磁场能之间的转换;
所述电池组、所述正极电感、所述第三开关单元、所述第一电容、所述第二电容、所述第四开关单元、所述负极电感的串联回路作为输出回路,用于实现电池电能、电感磁场能、电容电场能之间的转换。
5.根据权利要求1至4任一项所述的电池组升降压电路,其特征在于,当并联的多个所述电池组升降压电路共用所述电池组时,所述电池组对各个所述电池组升降压电路的输入/输出状态一致。
6.根据权利要求5所述的电池组升降压电路,其特征在于,在所述第一开关单元至所述第五开关单元中,可控开关的输入端与二极管的阴极连接,并作为开关单元的第一端;可控开关的输出端与二极管的阳极连接,并作为开关单元的第二端;
所述第一开关单元的第一端与所述正极电感连接,第二端与所述第二开关单元的第一端连接;所述第三开关单元的第二端连接在所述正极电感与所述第一开关单元之间,第一端与所述第一电容连接;所述第四开关单元的第一端连接在所述负极电感与所述第二开关单元之间,第二端与所述第二电容连接;
所述第五开关单元的第一端连接在所述第一电容与所述第二电容之间;第二端连接在所述第一开关单元与所述第二开关单元之间。
7.根据权利要求5所述的电池组升降压电路,其特征在于,在所述第一开关单元至所述第五开关单元中,可控开关的输入端与二极管的阴极连接,并作为开关单元的第一端;可控开关的输出端与二极管的阳极连接,并作为开关单元的第二端;
所述第一开关单元的第一端与所述正极电感连接,第二端与所述第二开关单元的第一端连接;所述第三开关单元的第二端连接在所述正极电感与所述第一开关单元之间,第一端与所述第一电容连接;所述第四开关单元的第一端连接在所述负极电感与所述第二开关单元之间,第二端与所述第二电容连接;
所述第五开关单元的第一端连接在所述第一开关单元与所述第二开关单元之间,第二端连接在所述第一电容与所述第二电容之间。
8.根据权利要求5所述的电池组升降压电路,其特征在于,
各个所述可控开关均为NPN型三极管,NPN型三极管的集电极作为所述可控开关的输入端,发射极作为所述可控开关的输出端;
或者,各个所述可控开关均为PNP型三极管,PNP型三极管的发射极作为所述可控开关的输入端,集电极作为所述可控开关的输出端;
或者,各个所述可控开关均为NMOS管,NMOS管的漏极作为所述可控开关的输入端,源极作为所述可控开关的输出端;
或者,各个所述可控开关均为PMOS管,PMOS管的源极作为所述可控开关的输入端,漏极作为所述可控开关的输出端。
9.根据权利要求5所述的电池组升降压电路,其特征在于,还包括熔丝,所述熔丝连接在所述电池组的正极与所述正极电感之间,或者连接在所述电池组的负极与所述负极电感之间。
10.一种不间断电源,其特征在于,包括如权利要求1至9任一项所述的电池组升降压电路。
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