CN112511005B - 双向dc/dc变换器及储能系统 - Google Patents

双向dc/dc变换器及储能系统 Download PDF

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Abstract

本申请实施例提供一种双向DC/DC变换器及储能系统，该变换器包括第一半桥电路、第二半桥电路、电感电路、电感电流检测电路和控制电路，其中，控制电路用于确定双向DC/DC变换器的工作模式，并根据工作模式确定其中一个半桥电路为目标半桥电路、以及确定目标半桥电路中的一个开关电路为目标开关电路且另一个为续流开关电路；该控制电路还用于控制目标开关电路周期性的通断，并在目标开关电路导通时控制续流开关电路关断、以及在目标开关电路关断时控制续流开关电路导通，并在流经电感电路的电流值小于或者等于预设阈值时控制续流开关电路关断。因此，本申请实施例中的双向DC/DC变换器功耗较低且稳定性更高，提高了可靠性。

Description

双向DC/DC变换器及储能系统
技术领域
本申请涉及电压变换技术领域，尤其涉及一种双向DC/DC变换器及储能系统。
背景技术
DC/DC变换器可以实现电压转换，因此DC/DC变换器可以用于锂电池的充放电，具体的，当锂电池进行充放电时，DC/DC变换器内部可以形成buck电路或者boost电路，从而实现电压转换。但在现有技术中，部分DC/DC变换器在工作过程中存在可靠性较差的问题。
发明内容
基于此，本申请实施例提供一种双向DC/DC变换器及储能系统，以提高双向DC/DC变换器的可靠性。
第一方面，本申请实施例提供了一种双向DC/DC变换器，包括：
第一半桥电路，包括串联的两个开关电路，连接第一电源端口；所述第一电源端口用于连接直流母线；
第二半桥电路，包括串联的两个开关电路，连接第二电源端口；所述第二电源端口用于连接储能装置；
电感电路，一端连接于所述第一半桥电路中两个开关电路的连接处，另一端连接于所述第二半桥电路中两个开关电路的连接处；所述第一半桥电路与所述第二半桥电路通过所述电感电路形成H桥回路；
电感电流检测电路，用于采集流经所述电感电路的电流值；
控制电路，分别连接四个所述开关电路以及所述电感电流检测电路，用于确定所述双向DC/DC变换器的工作模式，并根据所述工作模式确定其中一个半桥电路为目标半桥电路，并确定所述目标半桥电路中的一个开关电路为目标开关电路且另一个为续流开关电路；所述控制电路还用于控制所述目标开关电路周期性的通断，并在所述目标开关电路导通时控制所述续流开关电路关断；所述控制电路还用于在所述目标开关电路关断时控制所述续流开关电路导通，并在所述电流值小于或者等于预设阈值时控制所述续流开关电路关断。
第二方面，本申请实施例提供了一种储能系统，包括如第一方面所述的双向DC/DC变换器和储能装置，所述储能装置与所述双向DC/DC变换器的第二电源端口连接。
本申请实施例提供了一种双向DC/DC变换器及储能系统，该双向DC/DC变换器包括第一半桥电路、第二半桥电路、电感电路、电感电流检测电路和控制电路，其中，控制电路用于确定双向DC/DC变换器的工作模式，并根据工作模式确定其中一个半桥电路为目标半桥电路、以及确定目标半桥电路中的一个开关电路为目标开关电路且另一个为续流开关电路；该控制电路还用于控制目标开关电路周期性的通断，并在目标开关电路导通时控制续流开关电路关断、以及在目标开关电路关断时控制续流开关电路导通，并在流经电感电路的电流值小于或者等于预设阈值时控制续流开关电路关断。因此，本申请实施例中的双向DC/DC变换器功耗较低且稳定性更高，提高了双向DC/DC变换器的可靠性。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，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为现有技术中DC/DC变换器的一种电路结构示意图；
图2为现有技术中DC/DC变换器的另一种电路结构示意图；
图3为本申请实施例提供的储能系统的一种电路结构示意图；
图4为本申请实施例中的储能系统应用于锂电池充放电时的一种示例性电路结构示意图；
图5为本申请实施例提供的双向DC/DC变换器的一种电路结构示意图；
图6为本申请实施例中根据流经电感电路的电流值控制续流开关电路关断的一种控制时序图；
图7为本申请实施例中电感电流检测电路的一种电路结构示意图；
图8为本申请实施例中采样电路的一种电路结构示意图；
图9为本申请实施例中控制电路确定工作模式的一种流程示意图；
图10A为本申请实施例中的双向DC/DC变换器的工作模式为降压充电时形成的电路结构示意图；
图10B为图10A所示的双向DC/DC变换器在第一开关电路导通且第二开关电路关断时的电路结构示意图；
图10C为图10A所示的双向DC/DC变换器在第一开关电路关断且第二开关电路导通时的电路结构示意图；
图10D为双向DC/DC变换器的工作模式为降压充电时的一种示例性电路结构示意图；
图11A为本申请实施例中的双向DC/DC变换器的工作模式为升压充电时形成的电路结构示意图；
图11B为图11A所示的双向DC/DC变换器在第四开关电路导通且第三开关电路关断时的电路结构示意图；
图11C为图11A所示的双向DC/DC变换器在第四开关电路关断且第三开关电路导通时的电路结构示意图；
图11D为双向DC/DC变换器的工作模式为升压充电时的一种示例性电路结构示意图；
图12A为本申请实施例中的双向DC/DC变换器的工作模式为升压放电时形成的电路结构示意图；
图12B为图12A所示的双向DC/DC变换器在第二开关电路导通且第一开关电路关断时的电路结构示意图；
图12C为图12A所示的双向DC/DC变换器在第二开关电路关断且第一开关电路导通时的电路结构示意图；
图12D为双向DC/DC变换器的工作模式为升压放电时的一种示例性电路结构示意图；
图13A为本申请实施例中的双向DC/DC变换器的工作模式为降压放电时形成的电路结构示意图；
图13B为图13A所示的双向DC/DC变换器在第三开关电路导通且第四开关电路关断时的电路结构示意图；
图13C为如图13A所示的双向DC/DC变换器在第三开关电路关断且第四开关电路导通时的电路结构示意图；
图13D为双向DC/DC变换器的工作模式为降压放电时的一种示例性电路结构示意图；
图14为本申请实施例中所采用的一种闭环环路示意图；
图15为本申请实施例中所采用的另一种闭环环路示意图；
图16为本申请实施例中旁路开关电路的一种电路结构示意图；
图17为本申请实施例中双向DC/DC变换器的一种具体的电路结构示意图。
具体实施方式
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清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。
应当理解，在此本申请说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本申请。如在本申请说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
还应当理解，本申请的说明书、权利要求书或上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序，不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。
还应当进一步理解，在本申请说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/ 或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
在现有技术中，当DC/DC变换器用于锂电池的充放电时，其内部可以形成buck电路或者boost电路，从而实现电压的转换。
示例性的，如图1所示，DC/DC变换器内部可以形成buck电路，因此DC/DC变换器能够将直流电源输出的电压降低至锂电池所能够承受的充电电压，从而可以进行锂电池的降压充电；或者，如图2所示，DC/DC变换器内部可以形成boost电路，因此DC/DC变换器能够将直流电源输出的电压升高至锂电池所适合的充电电压，从而可以进行锂电池的升压充电。
经发明人发现，现有技术中的DC/DC变换器在工作过程中可能存在稳定性较差的问题，从而导致DC/DC变换器的可靠性较低。具体而言，传统技术中的DC/DC变换器可以利用开关管作为续流管（即利用开关管作为从管），而主管和从管通常采用严格互补导通的控制策略，即主管导通时从管关断，主管关断时从管导通，基于此，在电感电流断续时从管可能会在续流结束后仍处于导通状态，如此可能会引起电流反向流动等问题，甚至造成DC/DC变换器无法正常进行电压的转换等等，从而导致DC/DC变换器的稳定性较差，例如图1和图2所示的DC/DC变换器均利用开关管S2作为续流管（即S2作为从管），因此在电感L的电流断续时S2可能会在续流结束后仍处于导通状态，此时可能出现电池通过开关管S2以及电感L进行放电，从而导致流经电感L上的电流出现反向，严重的会产生正反馈，导致控制失败，进而启动过流保护或者损坏功率器件，因此会造成DC/DC变换器无法正常进行电压的转换，导致变换器的稳定性较差。
为此，本申请实施例提供一种储能系统，如图3所示，该储能系统包括双向DC/DC变换器10和储能装置20，具体的，双向DC/DC变换器10具有用于连接直流母线的第一电源端口110以及用于连接储能装置20的第二电源端口120，其中，直流母线可以用于直接与直流负载或者直流电源连接，也可以通过AC/DC变换电路与交流负载或者交流电源连接，为了论述方便本实施例将与直流母线连接的设备称为外部设备30；储能装置20为具备电能存储能力的装置，例如可以为锂电池等等。示例性的，本申请实施例所述的储能系统可以用于锂电池的充放电测试，也可以用于锂电池的正常使用过程，如图4所示，储能装置20可以为锂电池，直流母线通过AC/DC变换装置与市电连接，市电作为交流电源给储能装置进行充电。同时，由于双向DC/DC变换器为双向变换电路，因此储能装置也可以通过双向DC/DC变换器后经过AC/DC变换装置转换为交流电后并入电网。
基于此，本申请实施例中的双向DC/DC变换器10，如图5所示，该双向DC/DC变换器包括第一半桥电路130、第二半桥电路140、电感电路150、电感电流检测电路160和控制电路170。
其中，第一半桥电路130和第二半桥电路140均包括串联的两个开关电路，且第一半桥电路130连接第一电源端口110，第二半桥电路140连接第二电源端口120；电感电路150包括电感，其一端连接于第一半桥电路130中两个开关电路的连接处，另一端连接于第二半桥电路140中两个开关电路的连接处。可以理解，第一半桥电路130和第二半桥电路140通过电感电路150形成了一个H桥回路，基于此，电感电流检测电路160设置在此H桥回路上，用于采集流经电感电路150的电流值。
其中，控制电路170包括微控制单元（Microcontroller Unit，MCU）、数字信号处理（Digital Signal Processor，DSP）控制系统等等，其分别连接四个开关电路（图中未画出连接关系），具体可以分别与每个开关电路的控制端连接，另外，控制电路170还与电感电流检测电路160连接。
基于此，控制电路170可以用于确定双向DC/DC变换器10的工作模式，并根据工作模式确定其中一个半桥电路为目标半桥电路、以及确定目标半桥电路中的一个开关电路为目标开关电路且另一个为续流开关电路。具体的，控制电路170可以根据具体的工作模式在两个半桥电路中确定出目标半桥电路，同时确定出目标开关电路和续流开关电路，如此双向DC/DC变换器10可以通过目标半桥电路与电感电路150形成一个升压电路或降压电路，例如形成一个boost电路或buck电路。
此外，控制电路170还用于控制目标开关电路周期性的通断，并在目标开关电路导通时控制续流开关电路关断、以及在目标开关电路关断时控制续流开关电路导通，并在流经电感电路150的电流值小于或者等于预设阈值时控制续流开关电路关断。也即，在续流开关电路导通后，会根据流经电感电路150的电流值以及预设阈值之间的大小关系来确定是否需要提前关断该续流开关电路，其中预设阈值是确定电感电路150中的储能释放结束或者临近结束时的电流阈值。在一实施方式中，可以将该预设阈值设置为0A，在其他的实施方式中，也可以将该阈值设置在一定的范围内，只要电流在该范围内均可以认定电感电路150中的储能已经释放完毕即可。因此，通过比较实际检测到的流经电感电路150的电流值与电感电路150储能释放完毕时的阈值来进行比较，从而可以确定电感电路150的储能是否释放完毕，也即电路中是否还有续流电流，从而在续流结束时关闭续流开关电路。
具体而言，在电感电路150通过续流开关电路形成续流时，通过不断的续流放电，电感电路150中存储的电能被逐渐释放从而越来越少，整个续流电路中的电流也会逐渐降低，因此当流经电感电路150的电流值低于预设阈值时，控制电路170可以确定电感电路150中存储的电能已经释放完毕或者即将释放完毕，因此控制电路170可以控制续流开关电路关断。在本实施例中，通过根据电感电路150所在回路中的实际电流检测来确定续流开关电路的关断时间点，能够确保在电感电路150的续流结束后及时关闭续流开关电路。传统的主开关管和续流开关管二者严格互补导通，也即一开一关，续流开关管仅仅在主开关管再次开启时才会被关断，从而导致续流开关管的开启时长比电感电路的续流时长要长，也即存在在续流结束后续流开关管仍处于导通状态的情况，此时续流回路中的电源设备可能会放电从而造成电流反向流动，严重的会产生正反馈，进而导致控制失败，产生DC/DC过流保护或者损坏功率器件。而本实施例中，能够在续流结束时及时关闭续流开关电路，从而能够有效避免该问题的出现；同时，采用开关电路作为电感电路150的续流，如此不会造成较大的能量损耗。
示例性的，请参阅图6，控制电路170可以采用图中的“主开关驱动信号曲线图”所对应的PWM控制信号控制目标开关电路，使得目标开关电路实现周期性的通断，可以理解，目标开关电路的每一个通断周期T都相同，即T1、T2、T3、T4、T5均相同，另外，流经电感电路150在各个时刻的电流值可以如图中对应曲线所示，且预设阈值的具体数值也可以合理设置。基于此，在目标开关电路导通时，控制电路170控制续流开关电路（即从开关）关断，此时流经电感电路150的电流值将会越来越大，例如，在T1和T2通断周期内，目标开关电路在t1时间段内处于导通状态，则在该时间段内控制电路170需控制续流开关电路关断，并且流经电感电路150的电流值将会越来越大；接着，待目标开关电路关断时，控制电路170需控制续流开关电路导通，此时电感电路150通过续流开关电路形成续流，而随着续流的进行，流经电感电路150的电流值将会越来越小，如此当流经电感电路150的电流值低于预设阈值时，控制电路170可以控制续流开关电路关断，即在续流结束时及时关闭续流开关电路，例如，在T1和T2通断周期内，电感电路150在t2时间段内形成续流，而随着续流的进行，流经电感电路150的电流值低于预设阈值，因此控制电路170提前控制续流开关电路关断，则续流开关电路在t3时间段内处于关断状态，而需要说明的是，在T3、T4和T5通断周期内，在目标开关电路关断时流经电感电路150的电流值并未低于预设阈值，因此控制电路170不需要提前控制续流开关电路关断，也即本实施例中的提前关断是在续流已经结束且主开关管还没有开启时执行的，当续流还未结束且主开关管已经开启时，则直接关断续流开关管即可。
在一实施例中，如图7所示，电感电流检测电路160包括电阻电路161和采样电路162，其中，电阻电路161包括高精度电阻，其设置于前述H桥回路上，采样电路162连接电阻电路161和控制电路170。具体的，当双向DC/DC变换器10处于工作状态时，电阻电路161与电感电路150都处于串联的关系，因此流经电阻电路161的电流与流经电感电路150的电流相等，如此，控制电路170可以通过采样电路162确定流经电感电路150的电流值，例如，控制电路170通过采样电路162获取电阻电路161两端的电压值并根据该电压值和电阻电路161的电阻值，即可确定流经电阻电路161的电流值，由于电阻电路161与电感电路150串联于同一回路中，故能够确定出流经电感电路150的电流值。
在一实施方式中，如图8所示，采样电路162包括第一差分电路1621和第二差分电路1622，其中，第一差分电路1621的正输入端连接电阻电路161的第一端，负输入端连接电阻电路161的第二端，信号输出端连接控制电路170，因此，在流经电阻电路161的电流方向为从第一端流向第二端时，控制电路170可以通过第一差分电路1621确定流经电感电路150的电流值，例如，第一差分电路1621采集电阻电路161两端的电压并生成相应的电信号，因此控制电路170就可以通过第一差分电路1621输入的电信号确定电阻电路161两端的电压值，进而确定流经电感电路150的电流值；相似的，第二差分电路1622的正输入端连接电阻电路161的第二端，负输入端连接电阻电路161的第一端，信号输出端连接控制电路170，因此，在流经电阻电路161的电流方向为从第二端流向第一端时，控制电路170可以通过第二差分电路1622确定流经电感电路150的电流值。
在一实施例中，控制电路170用于确定双向DC/DC变换器10的工作模式，具体为：获取工作指令，并根据工作指令以及第一电源端口110的电压值与第二电源端口120的电压值之间的大小关系，确定工作模式，其中，双向DC/DC变换器10的工作模式包括升压充电、升压放电、降压充电和降压放电。具体的，工作指令可以包括充电指令、放电指令等等，该工作指令可以由监控上位机以通讯的方式下发给控制电路170，也可以由用户直接操作变换器上的指令按键来下发工作指令。例如，监控上位机根据用户的操作向控制电路170下发具体的工作指令，又例如，用户可以直接操作变换器上的放电开关按键或者充电开关按键来下发具体的工作指令。如此，控制电路170可以获取到工作指令，并结合第一电源端口110的电压值与第二电源端口120的电压值之间的大小关系，确定工作模式，例如，如图9所示，当工作指令为充电指令时，若第一电源端口110的电压值（图中V1）超过第二电源端口120的电压值（图中V2），则确定工作模式为降压充电，否则确定工作模式为升压充电；相似的，当工作指令为放电指令时，若第一电源端口110的电压值超过第二电源端口120的电压值，则确定工作模式为升压放电，否则确定工作模式为降压放电。
在一实施例中，如图5所示，第一半桥电路130包括串联的第一开关电路和第二开关电路，第二半桥电路140包括串联的第三开关电路和第四开关电路，其中，第一开关电路和第三开关电路分别作为对应半桥电路的上桥臂，第二开关电路和第四开关电路分别作为对应半桥电路的下桥臂。具体而言，第一开关电路作为第一半桥电路130的上桥臂，其与第一电源端口110的正极110A连接，而第三开关电路作为第一半桥电路130的下桥臂，其与第一电源端口110的负极110B连接；相似的，第三开关电路作为第二半桥电路140的上桥臂，其与第二电源端口120中的正极120A连接，而第四开关电路作为第二半桥电路140的下桥臂，其与第二电源端口120中的负极120B连接。此外，在一实施方式中，每个开关电路均可以包括一个开关管或并联的多个开关管，例如，包括一个MOS管或者并联的三个MOS管等等，同时，开关管可以为具有体二极管的开关管等等。
基于此在本实施例中，控制电路170可以根据工作模式确定目标半桥电路、目标开关电路以及续流开关电路，其中，目标开关电路可以理解为主开关，续流开关电路可以理解为从开关，如此，双向DC/DC变换器10可以通过目标半桥电路与电感电路150形成一个升压电路或降压电路，具体分析如下：
（1）当工作模式为降压充电时，控制电路170可以确定第一半桥电路130为目标半桥电路，以及确定第一开关电路为目标开关电路且第二开关电路为续流开关电路，即第一开关电路为主开关，第二开关电路为从开关，如图10A所示，双向DC/DC变换器10通过第一半桥电路130和电感电路150形成了一个buck降压电路，另外，可以使第三开关电路保持导通状态，以使电感电路150与第二电源端口120的120A形成连接，但并不局限于前述方式。更具体的，在第一开关电路导通且第二开关电路关断时，如图10B所示，外部设备30通过第一开关电路给储能装置20充电，同时给电感电路150充电；而在第一开关电路关断且第二开关电路导通时，如图10C所示，电感电路150上存储的电能通过第二开关电路形成续流，给储能装置20充电。示例性的，如图10D所示，第一开关电路可以包括开关管S1，第二开关电路可以包括开关管S2，电感电路150可以包括电感L，电感电流检测电路160中的电阻电路161可以包括电阻R，则双向DC/DC变换器10的工作模式为降压充电时，开关管S1为主开关，开关管S2为从开关，如此在主开关S1导通且从开关S2关断时，电流流向如图中曲线①所示，在主开关S1关断且从开关S2导通时，电流流向如图中曲线②所示。
（2）当工作模式为升压充电时，控制电路170可以确定第二半桥电路140为目标半桥电路，以及确定第四开关电路为目标开关电路且第三开关电路为续流开关电路，即第四开关电路为主开关，第三开关电路为从开关，如图11A所示，双向DC/DC变换器10通过第二半桥电路140和电感电路150形成了一个boost升压电路，另外，可以使第一开关电路保持导通状态，以使电感电路150与第一电源端口110的110A形成连接，但并不局限于前述方式。更具体的，在第四开关电路导通且第三开关电路关断时，如图11B所示，外部设备30通过第四开关电路给电感电路150充电；而在第四开关电路关断且第三开关电路导通时，如图11C所示，电感电路150上存储的电能通过第三开关电路形成续流，外部设备30和电感电路150一起向储能装置20充电。示例性的，如图11D所示，第三开关电路可以包括开关管S3，第四开关电路可以包括开关管S4，电感电路150可以包括电感L，电感电流检测电路160中的电阻电路161可以包括电阻R，则双向DC/DC变换器10的工作模式为升压充电时，开关管S4为主开关，开关管S3为从开关，如此在主开关S4导通且从开关S3关断时，电流流向如图中曲线①所示，在主开关S4关断且从开关S3导通时，电流流向如图中曲线②所示。
（3）当工作模式为升压放电时，控制电路170可以确定第一半桥电路130为目标半桥电路，以及确定第二开关电路为目标开关电路且第一开关电路为续流开关电路，即第二开关电路为主开关，第一开关电路为从开关，如图12A所示，双向DC/DC变换器10通过第一半桥电路130和电感电路150形成了一个boost升压电路，另外，可以使第三开关电路保持导通状态，以使电感电路150与第二电源端口120的120A形成连接，但并不局限于前述方式。更具体的，在第二开关电路导通且第一开关电路关断时，如图12B所示，储能装置20通过第二开关电路向电感电路150供电；而在第二开关电路关断且第一开关电路导通时，如图12C所示，电感电路150上存储的电能通过第一开关电路形成续流，储能装置20和电感电路150一起向外部设备30供电。示例性的，如图12D所示，第一开关电路可以包括开关管S1，第二开关电路可以包括开关管S2，电感电路150可以包括电感L，电感电流检测电路160中的电阻电路161可以包括电阻R，则双向DC/DC变换器10的工作模式为升压放电时，开关管S2为主开关，开关管S1为从开关，如此在主开关S2导通且从开关S1关断时，电流流向如图中曲线①所示，在主开关S2关断且从开关S1导通时，电流流向如图中曲线②所示。
（4）当工作模式为降压放电时，控制电路170可以确定第二半桥电路140为目标半桥电路，以及确定第三开关电路为目标开关电路且第四开关电路为续流开关电路，即第三开关电路为主开关，第四开关电路为从开关，如图13A所示，双向DC/DC变换器10通过第二半桥电路130和电感电路150形成了一个buck降压电路，另外，可以使第一开关电路保持导通状态，以使电感电路150与第一电源端口110的110A形成连接，但并不局限于前述方式。更具体的，在第三开关电路导通且第四开关电路关断时，如图13B所示，储能装置20通过第三开关电路向外部设备30供电，同时向电感电路150供电；而在第三开关电路关断且第四开关电路导通时，如图13C所示，电感电路150上存储的电能通过第四开关电路形成续流，给外部设备30供电。示例性的，如图13D所示，第三开关电路可以包括开关管S3，第四开关电路可以包括开关管S4，电感电路150可以包括电感L，电感电流检测电路160中的电阻电路161可以包括电阻R，则双向DC/DC变换器10的工作模式为升压充电时，开关管S3为主开关，开关管S4为从开关，如此在主开关S3导通且从开关S4关断时，电流流向如图中曲线①所示，在主开关S3关断且从开关S4导通时，电流流向如图中曲线②所示。
在一实施例中，当双向DC/DC变换器10用于储能装置20的充放电时，为了控制储能装置20的充电电流大小或放电电流大小，控制电路170还用于根据开关控制量确定目标开关电路的占空比，其中，开关控制量包括电流偏差控制量，电流偏差控制量为对应于工作模式下的电流设定值与流经电感电路150的电流值之间的差值。
在本实施例中，电流设定值为用户或者系统所期望的充放电电流值，即用户或者系统期望储能装置20在充电时的充电电流值或者在放电时的放电电流值。在一实施方式中，此电流设定值可以是用户通过监控上位机下发给控制电路170的，例如，用户通过监控上位机向控制电路170下发工作指令时将该电流设定值一起下发、或者在双向DC/DC变换器10的工作过程中用户出于调整等目的将该电流设定值下发给控制电路170；或者，此电流设定值可以是一个预设的参数，例如，双向DC/DC变换器10中存储有多个参考值，比如存储有充电电流参考值、放电电流参考值等等，则当双向DC/DC变换器10的工作模式为升压或降压充电时，控制电路170可以将充电电流参考值作为前述电流设定值，相似的，当双向DC/DC变换器10的工作模式为升压或降压放电时，控制电路170可以将放电电流参考值作为前述电流设定值。在一实施方式中，此电流设定值在数值上的确定可以通过一映射关系表确定，例如，此映射关系表中记载有多个应用场景下对应的充放电电流参考值，因此可以根据具体的应用场景，通过此映射关系表得到对应的参考值，并将该参考值作为前述电流设定值。
具体的，控制电路170可以采用PWM控制信号驱动目标开关电路周期性的通断，并且可以理解，储能装置20的充放电电流受到电感电路150的影响，因此，控制电路170可以通过一个电流闭环环路控制储能装置20的充放电电流。更具体的，如图14所示，控制电路170可以根据已确定的电流设定值（图中Iref）与流经电感电路150的电流值（图中Ifed）之间的差值，确定电流偏差控制量，而由于开关控制量包括了电流偏差控制量，因此当电流偏差控制量发生变化时开关控制量也随之发生变化，因此，控制电路170可以根据开关控制量确定目标开关电路的占空比，即调整PWM控制信号的占空比，比如增大或减小占空比，如此可以调整流经电感电路150的电流值，进而调整储能装置20的充放电电流值，因此，控制电路170可以有效控制双向DC/DC变换器10的充电电流值或放电电流值。
在一实施方式中，为了提高控制精度，控制电路170还用于根据补偿电流值修正电流偏差控制量，其中，补偿电流值为电流设定值与流经第二电源端口120的电流平均值之间的差值。如前所述，由于存在主电路以及续流电路，因此电感电流峰值和电池电流平均值之间的对应关系是可变的，即在不同的工作条件下，对应关系不同，因此仅通过前述电流峰值控制算法是无法保证输出电流精度的，因此在一实施例中在利用电感电流进行偏差控制时，还会利用电池电流平均值进行补偿，从而提高电池电流（也即储能装置20的电流，可以为充电电流或者放电电流）控制的精度。具体的，流经第二电源端口120的电流平均值为在预设时间长度内，流经第二电源端口120电流的平均值，并且，由于储能装置20连接第二电源端口120，因此流经第二电源端口120的电流平均值可以看作流经储能装置20的电流平均值；另外，由于补偿电流值为电流设定值与流经第二电源端口120的电流平均值之间的差值，因此补偿电流值可以理解为期望的充放电电流值与实际充放电电流值之间的差值，因此，控制电路170可以根据补偿电流值去修正电流偏差控制量，进而提高控制精度，例如，如图15所示，控制电路170可以根据电流设定值（图中Iref）与流经第二电源端口120的电流平均值（图中Iave）之间的差值确定补偿电流值（图中Io_avg），从而根据Iref、Ifed和Io_avg确定电流偏差控制量，提高了控制精度。
在一实施例中，为了进一步降低双向DC/DC变换器10的功耗，如图16所示，第一半桥电路130还包括与第一开关电路并联的第一旁路开关电路，且第二半桥电路140还包括与第三开关电路并联的第二旁路开关电路，其中，第一旁路开关电路的内阻值低于第一开关电路的内阻值，且第二旁路开关电路的内阻值低于第三开关电路的内阻值，因此可以理解，第一旁路开关的导通损耗要低于第一开关电路的导通损耗，同样的，第二旁路开关的导通损耗要低于第三开关电路的导通损耗。
基于此在本实施例中，控制电路170还用于：在第一半桥电路130为目标半桥电路时，控制第一旁路开关电路断开以及控制第二旁路开关电路导通，在第二半桥电路140为目标半桥电路时，控制第一旁路开关电路导通以及控制第二旁路开关断开。具体的，当双向DC/DC变换器10的工作模式为降压充电和升压放电时，第一半桥电路130为目标半桥电路，则控制电路170可以控制第一旁路开关电路断开以及控制第二旁路开关电路导通，如此可以理解，电感电路150与第二电源端口120的120A就可以通过第二旁路开关电路形成连接；相似的，当双向DC/DC变换器10的工作模式为升压充电和降压放电时，第二半桥电路140为目标半桥电路，则控制电路170可以控制第一旁路开关电路导通以及控制第二旁路开关电路断开，如此可以理解，电感电路150与第一电源端口110的110A就可以通过第一旁路开关电路形成连接。因此，由于旁路开关的导通损耗要低于开关电路的导通损耗，因此可以进一步降低双向DC/DC变换器10的功耗，即进一步提高了双向DC/DC变换器10的可靠性。
在一实施例中，由前述可知，每个开关电路均可以包括一个开关管或并联的多个开关管，因此控制电路170还用于根据充电功率或者放电功率确定开关管的开启数量。示例性的，第一半桥电路130可以为目标半桥电路，且第一开关电路可以为目标开关电路，其中，第一开关电路可以包括并联的三个开关管，且每个开关管所能承受的功率为1100W，基于此，若此时的充电功率或放电功率为3000W，则控制电路170可以确定开关管的开启数量为3；若此时的充电功率或放电功率为1000W，则控制电路170可以确定开关管的开启数量为1。
综上所述，本申请实施例中的双向DC/DC变换器10可以如图17所示，其可以分别与储能装置20和外部设备30连接，用于储能装置20的充放电。具体的，在该变换器中，第一开关电路包括开关管S1，第二开关电路包括开关管S2，第三开关电路包括开关管S3，第四开关电路包括开关管S4，电感电路150包括电感L，电阻电路161包括高精度电阻R，第一旁路开关电路包括继电器K1，第二旁路开关电路包括继电器K2，其中，控制电路170分别连接开关管S1、开关管S2、开关管S3和开关管S4的控制端，其他元器件和连接关系具体参照前文论述和附图，此处不再赘述。基于此，控制电路170可以用于但不限于如下内容：获取工作指令，并根据工作指令以及第一电源端口110的电压值与第二电源端口120的电压值之间的大小关系，确定工作模式；根据工作模式确定其中一个半桥电路为目标半桥电路并确定目标半桥电路中的一个开关电路为目标开关电路且另一个为续流开关电路，以及关闭目标半桥电路中的旁路开关电路以及导通另外一个半桥电路的旁路开关电路；控制目标半桥电路中的目标开关电路周期性的通断，并在目标开关电路导通时控制续流开关电路关断，以及在目标开关电路关断时控制续流开关电路导通，并在流经电感电路150的电流值小于或者等于预设阈值时控制续流开关电路关断。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种双向DC/DC变换器，其特征在于，包括：
第一半桥电路，包括串联的两个开关电路，连接第一电源端口；所述第一电源端口用于连接直流母线；
第二半桥电路，包括串联的两个开关电路，连接第二电源端口；所述第二电源端口用于连接储能装置；各所述开关电路均由一个开关管或并联的多个开关管组成；
电感电路，一端连接于所述第一半桥电路中两个开关电路的连接处，另一端连接于所述第二半桥电路中两个开关电路的连接处；所述第一半桥电路与所述第二半桥电路通过所述电感电路形成H桥回路；
电感电流检测电路，用于采集流经所述电感电路的电流值；
控制电路，分别连接四个所述开关电路以及所述电感电流检测电路，用于确定所述双向DC/DC变换器的工作模式，并根据所述工作模式确定其中一个半桥电路为目标半桥电路，并确定所述目标半桥电路中的一个开关电路为目标开关电路且另一个为续流开关电路；所述控制电路还用于控制所述目标开关电路周期性的通断，并在所述目标开关电路导通时控制所述续流开关电路关断；所述控制电路还用于在所述目标开关电路关断时控制所述续流开关电路导通，并在所述电流值小于或者等于预设阈值时，确认所述电感电路的储能释放完毕，并控制所述续流开关电路关断；
所述控制电路还用于根据开关控制量确定所述目标开关电路的占空比，其中，所述开关控制量包括电流偏差控制量，所述开关控制量随所述电流偏差控制量变化，所述电流偏差控制量为对应于所述工作模式下的电流设定值与所述电流值之间的差值；所述控制电路还用于根据补偿电流值修正所述电流偏差控制量，以提高控制精度，其中，所述补偿电流值为所述电流设定值与流经所述第二电源端口的电流平均值之间的差值。
2.根据权利要求1所述的双向DC/DC变换器，其特征在于，所述电感电流检测电路包括电阻电路和采样电路；
所述电阻电路设置于所述H桥回路上，所述采样电路连接所述电阻电路和所述控制电路，所述控制电路通过所述采样电路获取流经所述电阻电路的电流值进而确定流经所述电感电路的电流值。
3.根据权利要求2所述的双向DC/DC变换器，其特征在于，所述采样电路包括第一差分电路和第二差分电路；
所述第一差分电路的正输入端连接所述电阻电路的第一端，负输入端连接所述电阻电路的第二端，信号输出端连接所述控制电路；所述第二差分电路的正输入端连接所述电阻电路的第二端，负输入端连接所述电阻电路的第一端，信号输出端连接所述控制电路；
在流经所述电阻电路的电流方向为从第一端流向第二端时，所述控制电路通过所述第一差分电路确定流经所述电感电路的电流值；在流经所述电阻电路的电流方向为从第二端流向第一端时，所述控制电路通过所述第二差分电路确定流经所述电感电路的电流值。
4.根据权利要求1所述的双向DC/DC变换器，其特征在于，所述控制电路用于确定所述双向DC/DC变换器的工作模式，具体为：
获取工作指令，并根据所述工作指令以及所述第一电源端口的电压值与所述第二电源端口的电压值之间的大小关系，确定所述工作模式；所述工作模式包括升压充电、升压放电、降压充电和降压放电。
5.根据权利要求4所述的双向DC/DC变换器，其特征在于，所述第一半桥电路包括串联的第一开关电路和第二开关电路，所述第二半桥电路包括串联的第三开关电路和第四开关电路；所述第一开关电路和所述第三开关电路分别作为对应半桥电路的上桥臂；所述第二开关电路和所述第四开关电路分别作为对应半桥电路的下桥臂；
所述控制电路用于根据所述工作模式确定其中一个半桥电路为目标半桥电路，并确定所述目标半桥电路中的一个开关电路为目标开关电路且另一个为续流开关电路，具体为：
当所述工作模式为降压充电时，确定所述第一半桥电路为所述目标半桥电路，以及确定所述第一开关电路为所述目标开关电路且所述第二开关电路为续流开关电路；
当所述工作模式为升压充电时，确定所述第二半桥电路为所述目标半桥电路，以及确定所述第四开关电路为所述目标开关电路且所述第三开关电路为续流开关电路；
当所述工作模式为升压放电时，确定所述第一半桥电路为所述目标半桥电路，以及确定所述第二开关电路为所述目标开关电路且所述第一开关电路为续流开关电路；
当所述工作模式为降压放电时，确定所述第二半桥电路为所述目标半桥电路，以及确定所述第三开关电路为所述目标开关电路且所述第四开关电路为续流开关电路。
6.根据权利要求5所述的双向DC/DC变换器，其特征在于，所述第一半桥电路还包括与所述第一开关电路并联的第一旁路开关电路，所述第二半桥电路还包括与所述第三开关电路并联的第二旁路开关电路；所述第一旁路开关电路的内阻值低于所述第一开关电路的内阻值，所述第二旁路开关电路的内阻值低于所述第三开关电路的内阻值；
所述控制电路还用于：在所述第一半桥电路为所述目标半桥电路时，控制所述第一旁路开关电路断开以及控制所述第二旁路开关电路导通，在所述第二半桥电路为所述目标半桥电路时，控制所述第一旁路开关电路导通以及控制所述第二旁路开关电路 断开。
7.根据权利要求1-6任一项所述的双向DC/DC变换器，其特征在于，所述开关电路包括一个开关管或并联的多个开关管；所述控制电路还用于根据充电功率或者放电功率确定开关管的开启数量。
8.一种储能系统，其特征在于，包括如权利要求1-7任一项所述的双向DC/DC变换器和储能装置，所述储能装置与所述双向DC/DC变换器的第二电源端口连接。
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