CN113890370A - 串并联切换电路控制方法、装置、控制器及存储介质 - Google Patents

串并联切换电路控制方法、装置、控制器及存储介质 Download PDF

Info

Publication number
CN113890370A
CN113890370A CN202111152209.6A CN202111152209A CN113890370A CN 113890370 A CN113890370 A CN 113890370A CN 202111152209 A CN202111152209 A CN 202111152209A CN 113890370 A CN113890370 A CN 113890370A
Authority
CN
China
Prior art keywords
output
time
state
circuit control
unit
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.)
Granted
Application number
CN202111152209.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113890370B (zh
Inventor
范杨平
吕剑
孙利辉
周强
袁庆民
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.)
Xian Linchr New Energy Technology Co Ltd
Original Assignee
Xian Linchr New Energy Technology 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 Xian Linchr New Energy Technology Co Ltd filed Critical Xian Linchr New Energy Technology Co Ltd
Priority to CN202111152209.6A priority Critical patent/CN113890370B/zh
Publication of CN113890370A publication Critical patent/CN113890370A/zh
Priority to PCT/CN2022/071864 priority patent/WO2023050656A1/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113890370B publication Critical patent/CN113890370B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

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
    • 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
    • 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

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

Abstract

本申请提供串并联切换电路控制方法、装置、控制器及存储介质,涉及电力电子技术领域。该方法包括:获取预先生成的电路控制时序图;电路控制时序图用于指示状态切换单元在至少一个时刻的状态,以及指示至少两个直流输出单元的输出电流以及输出电压在至少一个时刻的变化状态;根据电路控制时序图,对状态切换单元的状态以及至少两个直流输出单元的输出电流以及输出电压进行控制,并对放电单元的状态进行控制,以将至少两个直流输出单元从并联状态切换至串联状态,或,从串联状态切换至并联状态。本方案不需要停机也能够实现在线串并联切换,解决了现有技术中串并联切换时存在输出功率中断导致不能正常充电的问题,满足不同负载的正常充电需求。

Description

串并联切换电路控制方法、装置、控制器及存储介质
技术领域
本申请涉及电力电子技术领域,具体而言,涉及一种串并联切换电路控制方法、装置、控制器及存储介质。
背景技术
串并联切换电路,是使用开关或接触器将两个独立的直流输出模块进行串联或并联切换连接,并基于此串并联切换电路,可以实现充电系统的扩容,以满足不同负载的充电功率需求。
目前,直流输出串并联切换涉及两路或者多路输出之间进行切换,当从串联切换为并联时,分别将至少两个直流输出单元的输出电压关闭,但是由于输出电容的存在,输出电压不会直接降低到零,其残留电压无法保证绝对相等,且在切换为并联瞬间,两路直流输出电容直接被短路,电压差产生的电流冲击很容易导致开关器件损坏。即使不考虑串并联电容产生的冲击电流,串联切并联电压减半,并联转串联电压加倍,即无法直接进行串并联切换。因此,现有技术中采用先停机后放电,再完成串并联电路的切换。
但是,采用静态停机切换,导致输出功率中断,进而可能会影响正常的充电。
发明内容
本发明的目的在于,针对上述现有技术中的不足,提供一种串并联切换电路控制方法、装置、控制器及存储介质,使得不需要停机也能够实现进行在线串并联切换,并保证输出电压或输出电流平稳可控,有效解决现有技术中进行串并联切换时存在的输出功率中断导致不能正常充电的问题,进而满足了不同负载的正常充电需求。
为实现上述目的,本申请实施例采用的技术方案如下:
第一方面,本申请实施例提供了一种串并联切换电路控制方法,应用于控制器,所述控制器与串并联切换电路连接,所述串并联切换电路包括:至少两个直流输出单元、多个状态切换单元以及放电单元,所述直流输出单元通过所述状态切换单元与输出主路连接,所述放电单元与所述直流输出单元连接;所述方法包括:
获取预先生成的电路控制时序图;其中,所述电路控制时序图用于指示所述状态切换单元在至少一个时刻的断开或闭合状态,以及指示所述至少两个直流输出单元的输出电流以及输出电压在至少一个时刻的变化状态;
根据所述电路控制时序图,对所述状态切换单元的状态以及所述至少两个直流输出单元的输出电流以及输出电压进行控制,并对所述放电单元的状态进行控制,以将所述至少两个直流输出单元从并联状态切换至串联状态,或,从所述串联状态切换至所述并联状态。
可选地,所述电路控制时序图还用于指示所述放电单元在至少一个时刻是否处于放电状态;
所述根据所述电路控制时序图,对所述状态切换单元的状态以及所述至少两个直流输出单元的输出电流以及输出电压进行控制,包括:
根据所述电路控制时序图,对所述状态切换单元的状态、所述放电单元的状态以及所述至少两个直流输出单元的输出电流以及输出电压进行控制。
可选地,所述根据所述电路控制时序图,对所述状态切换单元的状态、所述放电单元的状态以及所述至少两个直流输出单元的输出电流以及输出电压进行控制,包括:
若所述直流输出单元的数量大于2,则将所述直流输出单元划分为至少一个直流输出单元组;
根据所述电路控制时序图,对所述状态切换单元的状态、所述放电单元的状态进行控制,并分别对各所述直流输出单元组中的直流输出单元的输出电流以及输出电压进行控制;
根据所述电路控制时序图,对所述状态切换单元的状态、所述放电单元的状态进行控制,并将所述各直流输出单元组分别作为直流输出单元,对所述各直流输出单元组的输出电流以及输出电压进行控制。
可选地,所述状态切换单元包括:第一开关、第二开关、第三开关;所述电路控制时序图用于指示:所述第一开关在至少一个时刻的断开或闭合状态、所述第二开关在至少一个时刻的断开或闭合状态、所述第三开关在至少一个时刻的断开或闭合状态。
可选地,所述至少两个直流输出单元包括:第一直流输出单元和第二直流输出单元;所述电路控制时序图用于指示:所述第一直流输出单元的输出电流以及输出电压在至少一个时刻的变化状态,以及所述第二直流输出单元的输出电流以及输出电压在至少一个时刻的变化状态。
可选地,所述根据所述电路控制时序图,对所述状态切换单元的状态、所述放电单元的状态以及所述两个直流输出单元的输出电流以及输出电压进行控制,包括:
根据所述电路控制时序图,控制所述第一开关在第二时刻后断开;
根据所述电路控制时序图,控制所述第二开关在第四时刻后或第六时刻前断开,所述第六时刻晚于所述第四时刻;
根据所述电路控制时序图,控制所述第三开关在所述第四时刻后闭合;
根据所述电路控制时序图,控制所述放电单元在第三时刻至所述第四时刻之间闭合;所述第四时刻晚于所述第三时刻;
根据所述电路控制时序图,控制所述第二直流输出单元的输出电流从第一时刻至所述第二时刻降低至零,在所述第二时刻至第五时刻保持为零,从所述第五时刻至第六时刻升高至目标电流值,并从所述第六时刻起保持不变;所述第六时刻晚于所述第五时刻,所述第五时刻晚于所述第二时刻,所述第二时刻晚于所述第一时刻;
根据所述电路控制时序图,控制所述第一直流输出单元的输出电压在所述第六时刻至第七时刻降低至第一目标电压值,所述第一目标电压值基于所述直流输出单元的数量得到;
根据所述电路控制时序图,控制所述第二直流输出单元的输出电压在所述第三时刻至所述第四时刻降低至零,在所述第四时刻至所述第六时刻保持为零,从所述第六时刻至所述第七时刻升高至所述第一目标电压值。
可选地,所述根据所述电路控制时序图,对所述状态切换单元的状态、所述放电单元的状态以及所述两个直流输出单元的输出电流以及输出电压进行控制,包括:
根据所述电路控制时序图,控制所述第一开关在第五时刻后闭合;
根据所述电路控制时序图,控制所述第二开关从第三时刻起闭合;
根据所述电路控制时序图,控制所述第三开关在第二时刻后或第四时刻前断开;所述第四时刻晚于所述第二时刻;
根据所述电路控制时序图,控制所述放电单元在所述第二时刻后至所述第三时刻前闭合;所述第三时刻晚于所述第二时刻;
根据所述电路控制时序图,控制所述第二直流输出单元的输出电流从第一时刻至所述第二时刻降低至零,在所述第二时刻至所述第五时刻保持为零,从所述第五时刻起升高至目标电流值,并保持不变;
根据所述电路控制时序图,控制所述第一直流输出单元的输出电压在所述第一时刻至所述第二时刻内升高至到第二目标电压值,并从所述第二时刻起保持不变;所述第二目标电压值基于直流输出单元的数量得到;
根据所述电路控制时序图,控制所述第二直流输出单元的输出电压在所述第一时刻至所述第二时刻降低至零,在所述第二时刻至所述第四时刻保持为零,从所述第四时刻至所述第五时刻升高至所述第二目标电压值。
可选地,所述根据所述电路控制时序图,对所述状态切换单元的状态、所述放电单元的状态以及所述两个直流输出单元的输出电流以及输出电压进行控制,还包括:
根据所述电路控制时序图,控制所述放电单元在所述第二时刻后至所述第三时刻前闭合;所述第三时刻晚于所述第二时刻。
第二方面,本申请实施例还提供了一种串并联切换电路控制装置,应用于控制器,所述控制器与串并联切换电路连接,所述串并联切换电路包括:至少两个直流输出单元、多个状态切换单元以及放电单元,所述直流输出单元通过所述状态切换单元与输出主路连接,所述放电单元与所述直流输出单元连接;所述装置包括:获取模块、控制模块;
所述获取模块,用于获取预先生成的电路控制时序图;其中,所述电路控制时序图用于指示所述状态切换单元在至少一个时刻的断开或闭合状态,以及指示所述至少两个直流输出单元的输出电流以及输出电压在至少一个时刻的变化状态;
所述控制模块,用于根据所述电路控制时序图,对所述状态切换单元的状态以及所述至少两个直流输出单元的输出电流以及输出电压进行控制,并对所述放电单元的状态进行控制,以将所述至少两个直流输出单元从并联状态切换至串联状态,或,从所述串联状态切换至所述并联状态。
可选地,所述电路控制时序图还用于指示所述放电单元在至少一个时刻是否处于放电状态;
所述控制模块,还用于:
根据所述电路控制时序图,对所述状态切换单元的状态、所述放电单元的状态以及所述至少两个直流输出单元的输出电流以及输出电压进行控制。
可选地,所述控制模块,还用于:
若所述直流输出单元的数量大于2,则将所述直流输出单元划分为至少一个直流输出单元组;
根据所述电路控制时序图,对所述状态切换单元的状态、所述放电单元的状态进行控制,并分别对各所述直流输出单元组中的直流输出单元的输出电流以及输出电压进行控制;
根据所述电路控制时序图,对所述状态切换单元的状态、所述放电单元的状态进行控制,并将所述各直流输出单元组分别作为直流输出单元,对所述各直流输出单元组的输出电流以及输出电压进行控制。
可选地,所述状态切换单元包括:第一开关、第二开关、第三开关;所述电路控制时序图用于指示:所述第一开关在至少一个时刻的断开或闭合状态、所述第二开关在至少一个时刻的断开或闭合状态、所述第三开关在至少一个时刻的断开或闭合状态。
可选地,所述至少两个直流输出单元包括:第一直流输出单元和第二直流输出单元;所述电路控制时序图用于指示:所述第一直流输出单元的输出电流以及输出电压在至少一个时刻的变化状态,以及所述第二直流输出单元的输出电流以及输出电压在至少一个时刻的变化状态。
可选地,所述控制模块,还用于:
根据所述电路控制时序图,控制所述第一开关在第二时刻后断开;
根据所述电路控制时序图,控制所述第二开关在第四时刻后或第六时刻前断开,所述第六时刻晚于所述第四时刻;
根据所述电路控制时序图,控制所述第三开关在所述第四时刻后闭合;
根据所述电路控制时序图,控制所述放电单元在第三时刻至所述第四时刻之间闭合;所述第四时刻晚于所述第三时刻;
根据所述电路控制时序图,控制所述第二直流输出单元的输出电流从第一时刻至所述第二时刻降低至零,在所述第二时刻至第五时刻保持为零,从所述第五时刻至第六时刻升高至目标电流值,并从所述第六时刻起保持不变;所述第六时刻晚于所述第五时刻,所述第五时刻晚于所述第二时刻,所述第二时刻晚于所述第一时刻;
根据所述电路控制时序图,控制所述第一直流输出单元的输出电压在所述第六时刻至第七时刻降低至第一目标电压值,所述第一目标电压值基于所述直流输出单元的数量得到;
根据所述电路控制时序图,控制所述第二直流输出单元的输出电压在所述第三时刻至所述第四时刻降低至零,在所述第四时刻至所述第六时刻保持为零,从所述第六时刻至所述第七时刻升高至所述第一目标电压值。
可选地,所述控制模块,还用于:
根据所述电路控制时序图,控制所述第一开关在第五时刻后闭合;
根据所述电路控制时序图,控制所述第二开关从第三时刻起闭合;
根据所述电路控制时序图,控制所述第三开关在第二时刻后或第四时刻前断开;所述第四时刻晚于所述第二时刻;
根据所述电路控制时序图,控制所述第二直流输出单元的输出电流从第一时刻至所述第二时刻降低至零,在所述第二时刻至所述第五时刻保持为零,从所述第五时刻起升高至目标电流值,并保持不变;
根据所述电路控制时序图,控制所述第一直流输出单元的输出电压在所述第一时刻至所述第二时刻内升高至到第二目标电压值,并从所述第二时刻起保持不变;所述第二目标电压值基于直流输出单元的数量得到;
根据所述电路控制时序图,控制所述第二直流输出单元的输出电压在所述第一时刻至所述第二时刻降低至零,在所述第二时刻至所述第四时刻保持为零,从所述第四时刻至所述第五时刻升高至所述第二目标电压值。
可选地,所述控制模块,还用于:
根据所述电路控制时序图,控制所述放电单元在所述第二时刻后至所述第三时刻前闭合;所述第三时刻晚于所述第二时刻。
第三方面,本申请实施例还提供了一种控制器,包括:处理器、存储介质和总线,所述存储介质存储有所述处理器可执行的机器可读指令,当控制器运行时,所述处理器与所述存储介质之间通过总线通信,所述处理器执行所述机器可读指令,以执行如第一方面实施例提供的所述方法的步骤。
第四方面,本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质,所述存储介质上存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器运行时执行如第一方面实施例提供的所述方法的步骤。
本申请的有益效果是:
本申请实施例提供一种串并联切换电路控制方法、装置、控制器及存储介质,应用于控制器,控制器与串并联切换电路连接,串并联切换电路包括:至少两个直流输出单元、多个状态切换单元以及放电单元,直流输出单元通过状态切换单元与输出主路连接,放电单元与直流输出单元连接;该方法包括:获取预先生成的电路控制时序图;其中,电路控制时序图用于指示状态切换单元在至少一个时刻的断开或闭合状态,以及指示至少两个直流输出单元的输出电流以及输出电压在至少一个时刻的变化状态;根据电路控制时序图,对状态切换单元的状态以及至少两个直流输出单元的输出电流以及输出电压进行控制,并对放电单元的状态进行控制,以将至少两个直流输出单元从并联状态切换至串联状态,或,从串联状态切换至并联状态。在本方案中,控制器根据预先生成的电路控制时序图,控制“状态切换单元”在至少一个时刻处于断开或闭合状态,以及至少两个直流输出单元的输出电流以及输出电压在至少一个时刻的变化状态,还有控制放电单元在某一时刻是否进行能量释放,以实现在线进行并联转串联(或串联转并联)的切换操作,使得不需要停机也能够实现在线串并联切换,并保证输出电压或输出电流平稳可控,有效解决现有技术中进行串并联切换时存在的输出功率中断导致不能正常充电的问题,进而满足了不同负载的正常充电需求。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,应当理解,以下附图仅示出了本发明的某些实施例,因此不应被看作是对范围的限定,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相关的附图。
图1为本申请实施例提供的一种串并联切换电路的结构示意图;
图2为本申请实施例提供的另一种串并联切换电路的结构示意图;
图3为本申请实施例提供的一种串并联切换电路控制系统的结构框图;
图4为本申请实施例提供的一种串并联切换电路控制方法的流程示意图;
图5为本申请实施例提供的另一种串并联切换电路控制方法的流程示意图;
图6为本申请实施例提供的一种串并联切换电路控制方法中电路控制时序图的示意图;
图7为本申请实施例提供的又一种串并联切换电路控制方法的流程示意图;
图8为本申请实施例提供的另一种串并联切换电路控制方法中电路控制时序图的示意图;
图9为本申请实施例提供的又一种串并联切换电路控制方法的流程示意图;
图10为本申请实施例提供的一种串并联切换电路控制装置的结构示意图;
图11为本申请实施例提供的一种控制器的结构示意图。
图标:100-串并联切换电路;101-直流输出单元;102-状态切换单元;103-放电单元;300-串并联切换电路控制系统;301-控制器;302-输出负载。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,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,应当理解,本申请中附图仅起到说明和描述的目的,并不用于限定本申请的保护范围。另外,应当理解,示意性的附图并未按实物比例绘制。本申请中使用的流程图示出了根据本申请的一些实施例实现的操作。应该理解,流程图的操作可以不按顺序实现,没有逻辑的上下文关系的步骤可以反转顺序或者同时实施。此外,本领域技术人员在本申请内容的指引下,可以向流程图添加一个或多个其他操作,也可以从流程图中移除一个或多个操作。
另外,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。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此,以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围,而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例,本领域技术人员在没有做出创造性劳动的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。
需要说明的是,本申请实施例中将会用到术语“包括”,用于指出其后所声明的特征的存在,但并不排除增加其它的特征。
图1为本申请实施例提供的一种串并联切换电路的结构示意图;如图1所示,是一种无输出防反二极管的串并联切换电路,该串并联切换电路100包括:至少两个直流输出单元101、多个状态切换单元102以及放电单元103。
其中,直流输出单元101通过状态切换单元102与输出主路连接,输出主路用于连接后端负载,状态切换单元102用于切换至少两个直流输出单元101的串联或并联状态;放电单元103与直流输出单元101连接,用于将直流输出单元101中输出电容C2两端的电压逐步降低到零电压,能够有效减小串并联切换过程中流过状态切换单元102中各开关器件中的电流,进而保护了开关器件,延长了开关器件的使用寿命,并加快了完成切换的效率。
如下具体对图1中所示的串并联切换电路进行简单介绍。
继续参考图1,图1中所示的串并联切换电路包括两个直流输出单元,即支路1、支路2,其中,支路1、支路2为两个典型的全桥LLC功率电路部分。以支路2为例,支路2中的原边包括:输入电容C3、全桥开关网络(Q5、Q6、Q7、Q8)、谐振网络(L1、C4)、变压器,副边包括:二极管整流网络、采样电阻(Rsense2)、输出电容C2。
上述支路1和支路2可采用并联、串联、独立三种输入方式,但是支路1和支路2均需具备独立可调的输出电压UO和输出电流IO的功能,否则无法实现输出功率不中断的切换目标。因此,支路1和支路2的输出电压和输出电流可独立输出,幅值大小在一定范围和时间内均可自由调整。
状态切换单元102包括:第一开关S1、第二开关S2以及第三开关S3,其中,第一开关S1、第二开关S2均是并联模式的切换开关,第一开关S1、第二开关S2可包括继电器和二极管,也可直接使用开关器件如MOS管、IGBT等。
第三开关S3是串联模式的切换开关,是单向导通的开关器件,如可以采用继电器、开关管等。
放电单元103包括:电阻R1和放电开关S4,电阻R1和放电开关S4是支路2的输出电容C2的放电网络。其中,R1是功率电阻,可采用单个电阻,也可多个电阻进行串并联组合,放电开关S4可为继电器或开关管等。
此外,本申请实施例还提供的另一种串并联切换电路的结构,具体如下述图2所示。
图2为本申请实施例提供的另一种串并联切换电路的结构示意图;如图2所示,是一种带防反二极管的串并联切换电路,在上述图1的基础上,将与D1并联的第一开关S1去除,并在输出电容C1后增加了二极管D3,这样即可实现带防反二极管方案,且将二极管D3串联在支路1的输出端,在切换过程中一直处于导通状态。
需要说明的是,图2所示的带防反二极管的串并联切换电路,除了去除第一开关S1、以及增加二极管D3之外,与上述图1的其他结构均一致,同样,图2所示的带防反二极管的串并联切换电路也可以使用本申请提供的串并联切换电路控制方法,只是减少了对第一开关S1闭合或断开状态的控制,对状态切换单元、放电单元、各直流输出单元的输出电流以及输出电压的控制方式均不变,进而实现了对串并联切换电路的切换操作,且不需要停机就能够实现在线串并联切换,并保证输出电压Vout或输出电流Io平稳可控,进而实现了输出功率不中断,有效解决现有技术中进行串并联切换时存在的输出功率中断导致不能正常充电的问题。
如下对本申请所提供的串并联切换电路控制系统的结构框图进行说明。
图3为本申请实施例提供的一种串并联切换电路控制系统的结构框图;如图3所示,该串并联切换电路控制系统300包括:控制器301、串并联切换电路100、输出负载302。
其中,控制器301与串并联切换电路100通讯连接,控制器301用于根据预先生成的电路控制时序图,向串并联切换电路100中的多个状态切换单元102以及放电单元103发送在至少一个时刻的状态控制(断开或闭合)信号,以将至少两个直流输出单元101从并联状态切换至串联状态,或,从串联状态切换至并联状态,以满足不同输出负载302的充电功率需求。
其中,输出负载302可以是有源负载或纯阻负载,这两种负载的区别只是电压模式和电流模式的控制差异。
在本实施例中,以常见的充电模式的蓄电池的电流限压模式,对本申请所提供的串并联切换电路控制方法的具体实现步骤和产生的有益效果进行说明。介绍串并联切换电路的切换控制过程。
图4为本申请实施例提供的一种串并联切换电路控制方法的流程示意图;该方法的执行主体可以是上述图3所示的控制器,如图4所示,该方法包括:
S401、获取预先生成的电路控制时序图。
其中,电路控制时序图用于指示状态切换单元在至少一个时刻的断开或闭合状态,以及指示至少两个直流输出单元的输出电流以及输出电压在至少一个时刻的变化状态。
需要说明的是,串并联切换电路中的至少两个直流输出单元的输出电流以及输出电压,均能够被控制器进行独立可调。
S402、根据电路控制时序图,对状态切换单元的状态以及至少两个直流输出单元的输出电流以及输出电压进行控制,并对放电单元的状态进行控制,以将至少两个直流输出单元从并联状态切换至串联状态,或,从串联状态切换至并联状态。
在本实施例中,根据串并联切换电路的切换需求,预先生成不同的电路控制时序。例如,当需要将串并联切换电路中的至少两个直流输出单元从“并联状态”切换至“串联状态”时,可以生成控制“状态切换单元”在至少一个时刻的断开或闭合状态、以及至少两个直流输出单元的输出电流以及输出电压在至少一个时刻的变化状态的第一电路控制时序图,使得控制器能够根据该第一电路控制时序图,控制“状态切换单元”中在某一刻处于断开或闭合状态,以及至少两个直流输出单元的输出电流IO以及输出电压UO在至少一个时刻的升高、降低、或保持不变等变化状态,还有控制放电单元在某一时刻进行能量释放,以实现在线进行并联转串联的切换操作,使得不需要停机也能够实现在线串并联切换,并保证输出电压UO或输出电流IO平稳可控,进而实现了输出功率不中断,有效解决现有技术中进行串并联切换时存在的输出功率中断导致不能正常充电的问题。
又例如,当从“串联状态”切换至“并联状态”时,可以根据预先生成的第二电路控制时序,对状态切换单元的状态以及至少两个直流输出单元的输出电流以及输出电压进行控制,以实现在线进行串联转并联的切换操作,并保证输出功率不中断,进而满足了不同负载的正常充电需求。
综上所述,本申请实施例提供一种串并联切换电路控制方法,该方法应用于控制器,其中,控制器与串并联切换电路连接,串并联切换电路包括:至少两个直流输出单元、多个状态切换单元以及放电单元,直流输出单元通过状态切换单元与输出主路连接,放电单元与直流输出单元连接;该方法包括:获取预先生成的电路控制时序图;其中,电路控制时序图用于指示状态切换单元在至少一个时刻的断开或闭合状态,以及指示至少两个直流输出单元的输出电流以及输出电压在至少一个时刻的变化状态;根据电路控制时序图,对状态切换单元的状态以及至少两个直流输出单元的输出电流以及输出电压进行控制,并对放电单元的状态进行控制,以将至少两个直流输出单元从并联状态切换至串联状态,或,从串联状态切换至并联状态。在本方案中,控制器根据预先生成的电路控制时序图,控制“状态切换单元”在至少一个时刻处于断开或闭合状态,以及至少两个直流输出单元的输出电流以及输出电压在至少一个时刻的变化状态,还有控制放电单元在某一时刻是否进行能量释放,以实现在线进行并联转串联(或串联转并联)的切换操作,使得不需要停机也能够实现在线串并联切换,并保证输出电压或输出电流平稳可控,有效解决现有技术中进行串并联切换时存在的输出功率中断导致不能正常充电的问题,进而满足了不同负载的正常充电需求。
可选地,电路控制时序图还用于指示放电单元在至少一个时刻是否处于放电状态;
根据电路控制时序图,对状态切换单元的状态以及至少两个直流输出单元的输出电流以及输出电压进行控制,包括:
根据电路控制时序图,对状态切换单元的状态、放电单元的状态以及至少两个直流输出单元的输出电流以及输出电压进行控制。
需要说明的是,在将至少两个直流输出单元从“并联状态”切换至“串联状态”的过程中,由于输出电容C2两端还存在一定量的电压,若不能够及时释放掉,则会出现较大的冲击电流,容易导致状态切换单元中的各开关器件被损坏。因此,需要对放电单元在某一时刻的能量释放状态进行控制。
所以,在从“并联状态”切换至“串联状态”时,电路控制时序图还用于指示放电单元在至少一个时刻是否处于放电状态,以降低在切换过程中对状态切换单元产生的电流冲击,防止状态切换单元过流损坏,同时还可以通过设置放电单元加快并联状态切换至串联状态的效率。
图5为本申请实施例提供的另一种串并联切换电路控制方法的流程示意图,如图5所示,上述步骤S401、根据电路控制时序图,对状态切换单元的状态、放电单元的状态以及至少两个直流输出单元的输出电流以及输出电压进行控制,包括:
S501、若直流输出单元的数量大于2,则将直流输出单元划分为至少一个直流输出单元组。
在本实施例中,图1中所示的串并联切换电路中包括的至少两个直流输出单元可以扩充到n直流输出单元,即直流输出单元的数量大于2的串并联切换场合,以提高本申请提供的串并联切换电路的实用性。
例如,直流输出单元的数量是4,则可以将这4个直流输出单元划分为2个直流输出单元组。其中,每一个直流输出单元组中均包括2个直流输出单元;或者,一个直流输出单元组中包括1个直流输出单元,另一个直流输出单元组中包括3个直流输出单元。
S502、根据电路控制时序图,对状态切换单元的状态、放电单元的状态进行控制,并分别对各直流输出单元组中的直流输出单元的输出电流以及输出电压进行控制。
在上述实施例的基础上,可以将包括1个直流输出单元称为第一直流输出单元组,将包括3个直流输出单元称为第二直流输出单元组。
为了提高切换效率,可以先以将各直流输出单元组中的直流输出单元从并联状态切换至串联状态,或,从串联状态切换至并联状态。
比如,上述4个直流输出单元均为并联连接关系,需要从并联状态切换至串联状态,因此,可以先将第二直流输出单元组中的3个直流输出单元从并联状态切换至串联状态,然后,再将第一直流输出单元组包括1个直流输出单元,与“切换至串联连接的3个直流输出单元”进行并串联切换。
因此,可以根据电路控制时序图,对第一直流输出单元组和第二直流输出单元组的状态切换单元、放电单元进行控制,并分别对各直流输出单元组中的直流输出单元的输出电流以及输出电压进行控制,以将各直流输出单元组中的直流输出单元从并联状态切换至串联状态,或,从串联状态切换至并联状态。
S503、根据电路控制时序图,对状态切换单元的状态、放电单元的状态进行控制,并将各直流输出单元组分别作为直流输出单元,对各直流输出单元组的输出电流以及输出电压进行控制。
在完成了各直流输出单元组中的直流输出单元从并联状态切换至串联状态,或,从串联状态切换至并联状态之后,分别将第一直流输出单元组和第二直流输出单元组分别作为直流输出单元,又根据电路控制时序图,对各直流输出单元组之间的状态切换单元、放电单元进行控制,以及对各直流输出单元组的输出电流以及输出电压进行控制,实现了对多个直流输出单元的串并联切换。
如下对本申请所提供的串并联切换电路中并联转串联的电路控制时序图为例进行说明。
图6为本申请实施例提供的一种串并联切换电路控制方法中电路控制时序图的示意图,如图6所示,电路控制时序图包括:状态切换单元的状态、放电单元的状态、输出电流以及输出电压的变化状态等。
可选地,状态切换单元包括:第一开关S1、第二开关S2、第三开关S3;电路控制时序图用于指示:第一开关S1在至少一个时刻的断开或闭合状态、第二开关S2在至少一个时刻的断开或闭合状态、第三开关S3在至少一个时刻的断开或闭合状态。
例如,参考图6所示的电路控制时序图,电路控制时序图包括:t0、t1、t2、t3、t4、t5、t6等七个不同的时刻,为了便于说明,只以第一时刻t0为例进行说明,在第一时刻t0,第一开关S1是闭合状态、第二开关S2是闭合状态、第三开关S3是断开状态,此时,串并联切换电路处于并联运行模式。
可选地,至少两个直流输出单元包括:第一直流输出单元和第二直流输出单元;电路控制时序图用于指示:第一直流输出单元的输出电流以及输出电压在至少一个时刻的变化状态,以及第二直流输出单元的输出电流以及输出电压在至少一个时刻的变化状态。
继续参考图6所示的电路控制时序图,第一直流输出单元的输出电流IO1和输出电压Vout1在第一时刻t0至第二时刻t1均保持不变,第二直流输出单元的输出电流IO2从t0至第二时刻t1降低至零,第二直流输出单元的输出电压Vout2在t0至第二时刻t1保持不变。
如下对本申请所提供的串并联切换电路中“并联转串联”的电路控制时序图的工作原理进行说明。
图7为本申请实施例提供的又一种串并联切换电路控制方法的流程示意图;如图7所示,上述步骤S402:根据电路控制时序图,对状态切换单元的状态、放电单元的状态以及两个直流输出单元的输出电流以及输出电压进行控制,包括:
S701、根据电路控制时序图,控制第一开关在第二时刻后断开。
S702、根据电路控制时序图,控制第二开关在第四时刻后或第六时刻前断开,第六时刻晚于第四时刻。
S703、根据电路控制时序图,控制第三开关在第四时刻后闭合。
为了便于说明,在本实施例中,以串并联切换电路包括两个直流输出单元为例,即第一直流输出单元和第二直流输出单元,对串并联切换方案进行说明。
此外,将第一开关S1、第二开关S2称为并联开关,第三开关S3称为串联开关。
在并联转串联切换之前,第一开关S1、第二开关S2是处于闭合状态,第三开关S3是处于断开状态。因此,根据电路控制时序图,可以控制第一开关S1在第二时刻t1后断开,控制第二开关S2在第四时刻t3后或第六时刻t5前断开,以及控制第三开关S3在第四时刻t3后闭合,完成对状态切换单元中各开关器件的闭合(或断开)状态的切换,以将两个直流输出单元从并联状态切换至串联状态。
此外,在切换过程中,还得对放电单元、各直流输出单元的输出电流以及输出电压进行控制,以确保在线进行并联转串联(或串联转并联)切换操作的可靠性,并保证输出电压或输出电流平稳可控,实现输出功率不中断。
如下步骤S704至S707,将具体讲解如何在切换过程中,对放电单元、各直流输出单元的输出电流以及输出电压进行有效的控制。
S704、根据电路控制时序图,控制放电单元在第三时刻至第四时刻之间闭合;第四时刻晚于第三时刻。
S705、根据电路控制时序图,控制第二直流输出单元的输出电流从第一时刻至第二时刻降低至零,在第二时刻至第五时刻保持为零,从第五时刻至第六时刻升高至目标电流值,并从第六时刻起保持不变。
其中,第六时刻晚于第五时刻,第五时刻晚于第二时刻,第二时刻晚于第一时刻。
S706、根据电路控制时序图,控制第一直流输出单元的输出电压在第六时刻至第七时刻降低至第一目标电压值,第一目标电压值基于直流输出单元的数量得到。
例如,串并联切换电路包括2个直流输出单元,则第一目标电压值为串并联切换电路的总输出电压Vout的一半。又比如,串并联切换电路包括4个直流输出单元,则第一目标电压值为串并联切换电路的总输出电压Vout的四分之一。
S707、根据电路控制时序图,控制第二直流输出单元的输出电压在第三时刻至第四时刻降低至零,在第四时刻至第六时刻保持为零,从第六时刻至第七时刻升高至第一目标电压值。
上述步骤S701至步骤S707,是分别从状态切换单元、放电单元以及直流输出单元的输出电流以及输出电压等方面,对串并联切换电路的并联转串联切换操作进行了简单说明。
如下将从电路控制时序图包括的七个不同时刻,对串并联切换电路的并联转串联切换操作进行详细说明。
1、t0:在第一时刻t0之前,串并联切换电路处于稳定的并联运行模式,第一开关S1和第二开关S2是闭合状态,第三开关S3是断开状态,放电单元中的放电开关S4是保持断开状态,不进行放电。
且,此时,第一直流输出单元和第二直流输出单元各自的输出电流Io1和Io2均流,近似相同为总输出电流的一半,第一直流输出单元和第二直流输出单元的输出电压Vout1、Vout2相同均为总输出电压Vout。
第一开关S1和第二开关S2均是闭合状态,且流过电流分别是Io1和Io2,由于第一开关S1和第二开关S2的导通阻抗压降远小于二极管门槛压降,因此,二极管D1和D2几乎没有电流流过。
t0-t1:并联开关S1和S2是闭合状态,串联开关S3关断或断开,放电开关S4保持关断,不进行放电。
在第一时刻t0至第二时刻t1,第二直流输出单元通过环路控制使得输出电流Io2逐渐降低到零,第一时刻t0至第二时刻t1的时长由控制环路参数和具体切换电流大小值来决定。
3、t1-t2:在上述开关状态基础上,第二时刻t1后,适当延时(保证电流为0)后关断并联开关S1,此时,S1为零电流、零电压关断,以确保无损耗和切换风险。
4、t2-t3:在第二时刻t1后控制并联开关S1断开后,并联开关S2依然处于闭合状态,串联开关S3依然处于断开状态。
由于二极管D1反堵,串并联切换电路的总输出电压Vout不会反灌到输出电容C2的两端。因此,第三时刻t2启动放电单元进行放电,即控制放电开关S4处于闭合状态,并通过放电电阻R1将输出电容C2两端的电压逐步降低到零电压,且放电开关S4一般采用开关管PWM控制,直至第四时刻t3放电完成后,控制放电开关S4断开。
其中,串并联切换电路的总输出电压为Vout,与第一直流输出单元的输出电压Vout1相等,维持不变,但总输出电流为Io1,与之前比减半。
5、t3-t4:在第四时刻t3前,S1和S3保持断开,S2保持闭合,第四时刻t3放电完成,且放电开关S4断开,适当延时后控制串联开关S3闭合,第四时刻t3适当延时后即可断开S2或推迟到第六时刻t5前。
此时,并联开关S2依然流过电流,第二直流输出单元的输出电压Vout2接近0V,也就是说,串联开关S3和第二直流输出单元的输出整流器两端总电压接近0V,第四时刻t3适当延时后,控制串联开关S3闭合,即串联开关S3为零电压、零电流开通,无损耗和切换风险。
此时,控制并联开关S2关断或断开(D2保证续流通路),也可维持原状推迟到第六时刻t5关断。
6、t4-t5:S1处于断开状态,S2处于断开或闭合状态,S3处于闭合状态,放电开关S4不放电保持断开。
第五时刻t4,通过环路控制策略启动第二直流输出单元的输出电流Io2,逐步线性上升至Io2稳态值。此时,随着Io2增加,并联开关S2或D2的电流逐渐降低到0,此时,在第四时刻t3后或在第六时刻t5前,关断S2也可以实现零电流、零电压关断。
S2关断可选择在t3-t5之间,越靠近后面关断时刻的电流越小,即使带电流电压被D2电压钳制无风险。此时串并联切换电路的总输出电压还是为Vout1,输出电流为Io1,Vout2还是保持近似0V。
7、t5-t6:S1、S2、S4断开状态,串联开关S3处于闭合状态。第六时刻t5控制第一直流输出单元的输出电压Vout1和第二直流输出单元的输出电压Vout2向0.5Vout线性靠近(均压控制),以确保串并联切换电路的总输出电压Vout不变,在第七时刻t6完成均压控制,第一直流输出单元的输出电压Vout1与第二直流输出单元的输出电压Vout2近似相等,均为总输出电压Vout的一半。
第六时刻t5,第二直流输出单元的输出电流Io2已经达到稳态需求,流过并联开关S2的电流降为0,第六时刻t5前关断S2,完成了S2和第二直流输出单元的输出电流Io2的转移,但是此时,输出电容C2的输出电压还一直为0V,此区间完成均压控制和输出电压不变的控制。此时,在第七时刻t6完成串联模式切换。
如下对本申请所提供的串并联切换电路中串联转并联的电路控制时序图的工作原理进行说明。
图8为本申请实施例提供的另一种串并联切换电路控制方法中电路控制时序图的示意图,如图8所示,电路控制时序图包括:状态切换单元的状态、输出电流以及输出电压的变化状态等。如下将结合图8和图9对本申请实施例提供的串并联切换电路控制方法中的串联转并联的工作原理进行解释说明。
为了便于说明,在本实施例中,也是以串并联切换电路包括两个直流输出单元为例,即第一直流输出单元和第二直流输出单元,对串并联切换进行说明。
图9为本申请实施例提供的又一种串并联切换电路控制方法的流程示意图;可选地,如图9所示,上述步骤S402:根据电路控制时序图,对状态切换单元的状态、放电单元的状态以及两个直流输出单元的输出电流以及输出电压进行控制,包括:
需要说明的是,串联转并联模式的电路控制时序图,与上述并联转串联模式的电路控制时序图近似,将上述时序反过来即可。且,在串联转并联过程中,串并联切换电路中的电流转移过程略有差异。也即,在串联模式转并联模式时,根据电路控制时序图,只对状态切换单元的状态、两个直流输出单元的输出电流以及输出电压进行控制,并不对放电单元的状态进行控制。但是,若延时后未能完成电压调节,则需要放电开关S4启动放电策略。
下述步骤S901至步骤S907,是分别从状态切换单元、放电单元以及直流输出单元的输出电流以及输出电压等方面,对串并联切换电路的串联转并联的切换过程进行简单说明。
S901、根据电路控制时序图,控制第一开关在第五时刻后闭合。
S902、根据电路控制时序图,控制第二开关从第三时刻起闭合。
S903、根据电路控制时序图,控制第三开关在第二时刻后或第四时刻前断开;第四时刻晚于第二时刻。
步骤S901至步骤S903,是对状态切换单元中各开关器件的闭合(或断开)状态的控制。在串联转并联切换之前,第三开关S3是处于闭合状态,第一开关S1、第二开关S2均处于断开状态。因此,根据电路控制时序图,可以控制第一开关S1在第五时刻t4后闭合,控制第二开关S2从第三时刻t2起闭合,以及控制第三开关S3从第二时刻t1后或第四时刻t3前断开,完成对状态切换单元中各开关器件的闭合(或断开)状态的切换,以将两个直流输出单元从串联状态切换至并联状态。
同样,在切换过程中,还得对放电单元、各直流输出单元的输出电流以及输出电压进行控制,以确保在线进行串联转并联切换操作的可靠性、以及各直流输出单元的输出电压或输出电流平稳可控,实现输出功率不中断。
如下步骤S904至S907,将具体讲解如何在切换过程中,对放电单元、各直流输出单元的输出电流以及输出电压的控制。
S904、根据电路控制时序图,控制放电单元在第二时刻后至第三时刻前闭合;第三时刻晚于第二时刻。
S905、根据电路控制时序图,控制第二直流输出单元的输出电流从第一时刻至第二时刻降低至零,在第二时刻至第五时刻保持为零,从第五时刻起升高至目标电流值,并保持不变。
例如,还是以串并联切换电路包括2个直流输出单元为例,即第一直流输出单元、第二直流输出单元,由于第一直流输出单元和第二直流输出单元是串联关系,因此,第一直流输出单元的输出电压Vout1与第二直流输出单元的输出电压Vout2均压近似相同为总输出电压Vout的一半,即Vout1=Vout2=0.5Vout,第一直流输出单元的输出电流Io1与第二直流输出单元的输出电压Io2均压近似相同为总输出电流Io。
所以,上述目标电流值为总输出电流Io。
S906、根据电路控制时序图,控制第一直流输出单元的输出电压在第一时刻至第二时刻内升高至到第二目标电压值,并从第二时刻起保持不变;第二目标电压值基于直流输出单元的数量得到。
其中,第二目标电压值为总输出电压Vout,因此,控制第一直流输出单元的输出电压在第一时刻至第二时刻内升高至到第二目标电压值,指的是控制第一直流输出单元的输出电压在第一时刻至第二时刻,从总输出电压Vout的一半升高至总输出电压Vout。
S907、根据电路控制时序图,控制第二直流输出单元的输出电压在第一时刻至第二时刻降低至零,在第二时刻至第四时刻保持为零,从第四时刻至第五时刻升高至第二目标电压值。
在分别从状态切换单元、放电单元以及直流输出单元的输出电流以及输出电压等方面,对串并联切换电路的串联转并联的切换过程介绍完之后,如下将从电路控制时序图包括的五个不同时刻,对串并联切换电路的串联转并联切换过程进行简单说明。
1、t0:在第一时刻t0之前,串并联切换电路处于稳定的串联运行模式,并联开关S1和S2是断开状态,串联开关S3闭合状态,放电单元中的放电开关S4是保持断开状态,不进行放电。
第一直流输出单元和第二直流输出单元各自的输出电流Io1和Io2相同均为总输出电流Io,第一直流输出单元和第二直流输出单元的输出电压Vout1、Vout2均压近似相同为0.5Vout。此时,由于并联开关S1和S2均断开,二极管D1和D2反向承受电压,因此,D1和D2没有电流流过。
2、t0-t1:并联开关S1和S2处于断开状态,串联开关S3处于闭合状态。
在第一时刻t0,第一直流输出单元控制输出电容C1的输出端电压Vout1逐步上升到稳定需求值Vout,第二直流输出单元控制输出电容C1的输出电压Vout2逐步下降到0(Io2同步下降到0A)。
在此过程中,Vout1与Vout2之和为Vout不变。在Io2减少的过程中,流过二极管D2的电流逐步增加到额定电流,在第二时刻t1完成上下电容电压转换和Io2、D2电流的转移,Io1在蓄电池充电模式中保持不变。
3、t1-t2:并联开关S1、S2断开状态,在第二时刻t1适当延时后,控制串联开关S3关断或延迟到第四时刻t3前关断。在第二时刻t1至第三时刻t2这个区间内,第二直流输出单元的输出电压Vout2为0V,第一直流输出单元的输出电压Vout1为总输出电压Vout,第一直流输出单元的输出电流Io1等于总输出电流Io,第二直流输出单元的输出电流Io2为0。
在第二时刻t1,第二直流输出单元中输出电容C2的输出电压下降到0,Io2同步下降到0A,此时,流过串联开关S3电流为0,将电流转移到二极管D2中,且串联开关S3和整流桥串联两端电压被D2压降钳制,第二时刻t1延时之后即可控制串连开关S3关断。
在本实施例中,增加串联转并联切换的放电单元中的放电开关S4的开关波形,正常负载电流较大时能够依靠负载电流完成电压调节,放电单元中的放电开关S4无需参与串转并的切换过程;如果由于负载电流较小或者空载没有负载电流,若延时后未能完成电压调节,即判断当前的Vout2电压值不在0V附近(跟检测精度有关系),则需要放电开关S4启动放电策略,将Vout2电压值降低到0V。也即,还需要控制放电单元在第二时刻t1后至第三时刻t2前这个区间内闭合;第三时刻晚于第二时刻。
4、t2-t3:并联开关S1保持断开,延时到第三时刻t2控制并联开关S2处于闭合状态,在第四时刻t3前控制串联开关S3断开。
由于并联开关S2两端电压被二极管D2压降钳制,近似零电压开通,将D2的电流转移到S2中,使得损耗不大,切换风险小。
即使在第三时刻t2后,串联开关S3还是闭合,由于其与整流桥串联,也不会分配电流,第四时刻t3之前留有适当余量关断即可。此时总输出电压Vout和总输出电流Io与第一直流输出单元的输出电压Vout1、输出电流Io1相同,第二直流输出单元的输出功率为0。
5、t3-t4:S1、S3是断开状态,并联开关S2闭合。在第四时刻t3,启动第二直流输出单元的能量输出,输出电容C2两端的电压按照控制目标逐步上升,在第五时刻t4,第二直流输出单元的输出电压Vout2与输出电压C1两端电压近似相同。此时,第二直流输出单元的输出电流Io2只是向输出电容C2进行充电,电流不大。
6、t4后:并联开关S2保持闭合,在第五时刻t4,输出电容C2两端的电压接近输出电容C1两端的电压,电压继续增加被输出钳制,输出电流通过D1迅速增加到额定电流,总输出电流Io近似加倍。
在第五时刻t4适当时间后,控制并联开关S1闭合,将流过二极管D1的电流转移到并联开关S1,降低损耗,并联开关S1为零电压闭合。
以上是通过电流模式对切换过程说明,若输出带电阻工作在稳压源模式,输出电流由负载决定维持,此时并联时需完成对Io1和Io2的均流控制。
图10为本申请实施例提供的一种串并联切换电路控制装置的结构示意图;如图10所示,本申请实施例的串并联切换电路控制装置,应用于控制器,控制器与串并联切换电路连接,串并联切换电路包括:至少两个直流输出单元、多个状态切换单元以及放电单元,直流输出单元通过状态切换单元与输出主路连接,放电单元与直流输出单元连接;装置包括:获取模块1001、控制模块1002。
获取模块1001,用于获取预先生成的电路控制时序图;其中,电路控制时序图用于指示状态切换单元在至少一个时刻的断开或闭合状态,以及指示至少两个直流输出单元的输出电流以及输出电压在至少一个时刻的变化状态;
控制模块1002,用于根据电路控制时序图,对状态切换单元的状态以及至少两个直流输出单元的输出电流以及输出电压进行控制,并对放电单元的状态进行控制,以将至少两个直流输出单元从并联状态切换至串联状态,或,从串联状态切换至并联状态。
可选地,电路控制时序图还用于指示放电单元在至少一个时刻是否处于放电状态;
控制模块1002,还用于:
根据电路控制时序图,对状态切换单元的状态、放电单元的状态以及至少两个直流输出单元的输出电流以及输出电压进行控制。
可选地,控制模块1002,还用于:
若直流输出单元的数量大于2,则将直流输出单元划分为至少一个直流输出单元组;
根据电路控制时序图,对状态切换单元的状态、放电单元的状态进行控制,并分别对各直流输出单元组中的直流输出单元的输出电流以及输出电压进行控制;
根据电路控制时序图,对状态切换单元的状态、放电单元的状态进行控制,并将各直流输出单元组分别作为直流输出单元,对各直流输出单元组的输出电流以及输出电压进行控制。
可选地,状态切换单元包括:第一开关、第二开关、第三开关;电路控制时序图用于指示:第一开关在至少一个时刻的断开或闭合状态、第二开关在至少一个时刻的断开或闭合状态、第三开关在至少一个时刻的断开或闭合状态。
可选地,至少两个直流输出单元包括:第一直流输出单元和第二直流输出单元;电路控制时序图用于指示:第一直流输出单元的输出电流以及输出电压在至少一个时刻的变化状态,以及第二直流输出单元的输出电流以及输出电压在至少一个时刻的变化状态。
可选地,控制模块,还用于1002:
根据电路控制时序图,控制第一开关在第二时刻后断开;
根据电路控制时序图,控制第二开关在第四时刻后或第六时刻前断开,第六时刻晚于第四时刻;
根据电路控制时序图,控制第三开关在第四时刻后闭合;
根据电路控制时序图,控制放电单元在第三时刻至第四时刻之间闭合;第四时刻晚于第三时刻;
根据电路控制时序图,控制第二直流输出单元的输出电流从第一时刻至第二时刻降低至零,在第二时刻至第五时刻保持为零,从第五时刻至第六时刻升高至目标电流值,并从第六时刻起保持不变;第六时刻晚于第五时刻,第五时刻晚于第二时刻,第二时刻晚于第一时刻;
根据电路控制时序图,控制第一直流输出单元的输出电压在第六时刻至第七时刻降低至第一目标电压值,第一目标电压值基于直流输出单元的数量得到;
根据电路控制时序图,控制第二直流输出单元的输出电压在第三时刻至第四时刻降低至零,在第四时刻至第六时刻保持为零,从第六时刻至第七时刻升高至第一目标电压值。
可选地,控制模块1002,还用于:
根据电路控制时序图,控制第一开关在第五时刻后闭合;
根据电路控制时序图,控制第二开关从第三时刻起闭合;
根据电路控制时序图,控制第三开关在第二时刻后或第四时刻前断开;第四时刻晚于第二时刻;
根据电路控制时序图,控制第二直流输出单元的输出电流从第一时刻至第二时刻降低至零,在第二时刻至第五时刻保持为零,从第五时刻起升高至目标电流值,并保持不变;
根据电路控制时序图,控制第一直流输出单元的输出电压在第一时刻至第二时刻内升高至到第二目标电压值,并从第二时刻起保持不变;第二目标电压值基于直流输出单元的数量得到;
根据电路控制时序图,控制第二直流输出单元的输出电压在第一时刻至第二时刻降低至零,在第二时刻至第四时刻保持为零,从第四时刻至第五时刻升高至第二目标电压值。
可选地,控制模块1002,还用于:
根据电路控制时序图,控制放电单元在第二时刻后至第三时刻前闭合;第三时刻晚于第二时刻。
上述装置用于执行前述实施例提供的方法,其实现原理和技术效果类似,在此不再赘述。
以上这些模块可以是被配置成实施以上方法的一个或多个集成电路,例如:一个或多个特定集成电路(Application Specific Integrated Circuit,简称ASIC),或,一个或多个微处理器(digital singnal processor,简称DSP),或,一个或者多个现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,简称FPGA)等。再如,当以上某个模块通过处理元件调度程序代码的形式实现时,该处理元件可以是通用处理器,例如中央处理器(CentralProcessing Unit,简称CPU)或其它可以调用程序代码的处理器。再如,这些模块可以集成在一起,以片上系统(system-on-a-chip,简称SOC)的形式实现。
图11为本申请实施例提供的一种控制器的结构示意图,该控制器可以集成于控制终端设备或者控制终端设备的芯片,具备数据处理功能的计算设备。
该控制器包括:处理器1101、存储介质1102和总线1103。
存储介质1102存储有处理器可执行的机器可读指令,当控制器运行时,处理器1101与存储介质1102之间通过总线1103通信,处理器执行机器可读指令,以执行上述实施例提供的串并联切换电路控制方法步骤。具体实现方式和技术效果类似,这里不再赘述。
可选地,本发明还提供一种程序产品,例如计算机可读存储介质,包括程序,该程序在被处理器执行时用于执行上述方法实施例。
在本发明所提供的几个实施例中,应该理解到,所揭露的装置和方法,可以通过其它的方式实现。例如,以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的,例如,所述单元的划分,仅仅为一种逻辑功能划分,实际实现时可以有另外的划分方式,例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统,或一些特征可以忽略,或不执行。另一点,所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口,装置或单元的间接耦合或通信连接,可以是电性,机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的,作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元,即可以位于一个地方,或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外,在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中,也可以是各个单元单独物理存在,也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现,也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。
上述以软件功能单元的形式实现的集成的单元,可以存储在一个计算机可读取存储介质中。上述软件功能单元存储在一个存储介质中,包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机,服务器,或者网络设备等)或处理器(英文:processor)执行本发明各个实施例所述方法的部分步骤。而前述的存储介质包括:U盘、移动硬盘、只读存储器(英文:Read-Only Memory,简称:ROM)、随机存取存储器(英文:Random Access Memory,简称:RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

Claims (11)

1.一种串并联切换电路控制方法,其特征在于,应用于控制器,所述控制器与串并联切换电路连接,所述串并联切换电路包括:至少两个直流输出单元、多个状态切换单元以及放电单元,所述直流输出单元通过所述状态切换单元与输出主路连接,所述放电单元与所述直流输出单元连接;所述方法包括:
获取预先生成的电路控制时序图;其中,所述电路控制时序图用于指示所述状态切换单元在至少一个时刻的断开或闭合状态,以及指示所述至少两个直流输出单元的输出电流以及输出电压在至少一个时刻的变化状态;
根据所述电路控制时序图,对所述状态切换单元的状态以及所述至少两个直流输出单元的输出电流以及输出电压进行控制,并对所述放电单元的状态进行控制,以将所述至少两个直流输出单元从并联状态切换至串联状态,或,从所述串联状态切换至所述并联状态。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述电路控制时序图还用于指示所述放电单元在至少一个时刻是否处于放电状态;
所述根据所述电路控制时序图,对所述状态切换单元的状态以及所述至少两个直流输出单元的输出电流以及输出电压进行控制,包括:
根据所述电路控制时序图,对所述状态切换单元的状态、所述放电单元的状态以及所述至少两个直流输出单元的输出电流以及输出电压进行控制。
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述根据所述电路控制时序图,对所述状态切换单元的状态、所述放电单元的状态以及所述至少两个直流输出单元的输出电流以及输出电压进行控制,包括:
若所述直流输出单元的数量大于2,则将所述直流输出单元划分为至少一个直流输出单元组;
根据所述电路控制时序图,对所述状态切换单元的状态、所述放电单元的状态进行控制,并分别对各所述直流输出单元组中的直流输出单元的输出电流以及输出电压进行控制;
根据所述电路控制时序图,对所述状态切换单元的状态、所述放电单元的状态进行控制,并将所述各直流输出单元组分别作为直流输出单元,对所述各直流输出单元组的输出电流以及输出电压进行控制。
4.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述状态切换单元包括:第一开关、第二开关、第三开关;所述电路控制时序图用于指示:所述第一开关在至少一个时刻的断开或闭合状态、所述第二开关在至少一个时刻的断开或闭合状态、所述第三开关在至少一个时刻的断开或闭合状态。
5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,所述至少两个直流输出单元包括:第一直流输出单元和第二直流输出单元;所述电路控制时序图用于指示:所述第一直流输出单元的输出电流以及输出电压在至少一个时刻的变化状态,以及所述第二直流输出单元的输出电流以及输出电压在至少一个时刻的变化状态。
6.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,所述根据所述电路控制时序图,对所述状态切换单元的状态、所述放电单元的状态以及所述两个直流输出单元的输出电流以及输出电压进行控制,包括:
根据所述电路控制时序图,控制所述第一开关在第二时刻后断开;
根据所述电路控制时序图,控制所述第二开关在第四时刻后或第六时刻前断开,所述第六时刻晚于所述第四时刻;
根据所述电路控制时序图,控制所述第三开关在所述第四时刻后闭合;
根据所述电路控制时序图,控制所述放电单元在第三时刻至所述第四时刻之间闭合;所述第四时刻晚于所述第三时刻;
根据所述电路控制时序图,控制所述第二直流输出单元的输出电流从第一时刻至所述第二时刻降低至零,在所述第二时刻至第五时刻保持为零,从所述第五时刻至第六时刻升高至目标电流值,并从所述第六时刻起保持不变;所述第六时刻晚于所述第五时刻,所述第五时刻晚于所述第二时刻,所述第二时刻晚于所述第一时刻;
根据所述电路控制时序图,控制所述第一直流输出单元的输出电压在所述第六时刻至第七时刻降低至第一目标电压值,所述第一目标电压值基于所述直流输出单元的数量得到;
根据所述电路控制时序图,控制所述第二直流输出单元的输出电压在所述第三时刻至所述第四时刻降低至零,在所述第四时刻至所述第六时刻保持为零,从所述第六时刻至所述第七时刻升高至所述第一目标电压值。
7.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,所述根据所述电路控制时序图,对所述状态切换单元的状态、所述放电单元的状态以及所述两个直流输出单元的输出电流以及输出电压进行控制,包括:
根据所述电路控制时序图,控制所述第一开关在第五时刻后闭合;
根据所述电路控制时序图,控制所述第二开关从第三时刻起闭合;
根据所述电路控制时序图,控制所述第三开关在第二时刻后或第四时刻前断开;所述第四时刻晚于所述第二时刻;
根据所述电路控制时序图,控制所述第二直流输出单元的输出电流从第一时刻至所述第二时刻降低至零,在所述第二时刻至所述第五时刻保持为零,从所述第五时刻起升高至目标电流值,并保持不变;
根据所述电路控制时序图,控制所述第一直流输出单元的输出电压在所述第一时刻至所述第二时刻内升高至到第二目标电压值,并从所述第二时刻起保持不变;所述第二目标电压值基于直流输出单元的数量得到;
根据所述电路控制时序图,控制所述第二直流输出单元的输出电压在所述第一时刻至所述第二时刻降低至零,在所述第二时刻至所述第四时刻保持为零,从所述第四时刻至所述第五时刻升高至所述第二目标电压值。
8.根据权利要求7所述的方法,其特征在于,所述根据所述电路控制时序图,对所述状态切换单元的状态、所述放电单元的状态以及所述两个直流输出单元的输出电流以及输出电压进行控制,还包括:
根据所述电路控制时序图,控制所述放电单元在所述第二时刻后至所述第三时刻前闭合;所述第三时刻晚于所述第二时刻。
9.一种串并联切换电路控制装置,其特征在于,应用于控制器,所述控制器与串并联切换电路连接,所述串并联切换电路包括:至少两个直流输出单元、多个状态切换单元以及放电单元,所述直流输出单元通过所述状态切换单元与输出主路连接,所述放电单元与所述直流输出单元连接;所述装置包括:获取模块、控制模块;
所述获取模块,用于获取预先生成的电路控制时序图;其中,所述电路控制时序图用于指示所述状态切换单元在至少一个时刻的断开或闭合状态,以及指示所述至少两个直流输出单元的输出电流以及输出电压在至少一个时刻的变化状态;
所述控制模块,用于根据所述电路控制时序图,对所述状态切换单元的状态以及所述至少两个直流输出单元的输出电流以及输出电压进行控制,并对所述放电单元的状态进行控制,以将所述至少两个直流输出单元从并联状态切换至串联状态,或,从所述串联状态切换至所述并联状态。
10.一种控制器,其特征在于,包括:处理器、存储介质和总线,所述存储介质存储有所述处理器可执行的机器可读指令,当控制器运行时,所述处理器与所述存储介质之间通过总线通信,所述处理器执行所述机器可读指令,以执行如权利要求1-8任一所述方法的步骤。
11.一种计算机可读存储介质,其特征在于,所述存储介质上存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器运行时执行如权利要求1-8任一所述方法的步骤。
CN202111152209.6A 2021-09-29 2021-09-29 串并联切换电路控制方法、装置、控制器及存储介质 Active CN113890370B (zh)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111152209.6A CN113890370B (zh) 2021-09-29 2021-09-29 串并联切换电路控制方法、装置、控制器及存储介质
PCT/CN2022/071864 WO2023050656A1 (zh) 2021-09-29 2022-01-13 串并联切换电路控制方法、装置、控制器及存储介质

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111152209.6A CN113890370B (zh) 2021-09-29 2021-09-29 串并联切换电路控制方法、装置、控制器及存储介质

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113890370A true CN113890370A (zh) 2022-01-04
CN113890370B CN113890370B (zh) 2024-06-14

Family

ID=79008175

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111152209.6A Active CN113890370B (zh) 2021-09-29 2021-09-29 串并联切换电路控制方法、装置、控制器及存储介质

Country Status (2)

Country Link
CN (1) CN113890370B (zh)
WO (1) WO2023050656A1 (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114506225A (zh) * 2022-02-22 2022-05-17 贺洪芝 无功率输出中断的电池串并联切换主电路及系统、方法
WO2023050656A1 (zh) * 2021-09-29 2023-04-06 西安领充创享新能源科技有限公司 串并联切换电路控制方法、装置、控制器及存储介质

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0677442U (ja) * 1993-03-31 1994-10-28 株式会社電設 直並列切換回路
JP2010213562A (ja) * 2009-02-13 2010-09-24 Tokyo Univ Of Science 電源回路
US20150008742A1 (en) * 2013-07-05 2015-01-08 National Chung Cheng University Single-inductor multi-output (simo) conversion device for enlarging load range
WO2018012471A1 (ja) * 2016-07-11 2018-01-18 株式会社デンソー 電源制御装置、及び電源システム
CN109391012A (zh) * 2018-12-10 2019-02-26 上海空间电源研究所 霍尔电推进阳极电源模块串并联热切换系统及其切换方法
CN110149041A (zh) * 2019-05-24 2019-08-20 西安特锐德智能充电科技有限公司 一种串并联切换电路及其控制方法

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5461297A (en) * 1993-05-24 1995-10-24 Analog Modules, Inc. Series-parallel switchable capacitor charging system
CN110015058B (zh) * 2018-07-11 2021-10-08 中兴通讯股份有限公司 一种充电桩及充电方法
CN113890370B (zh) * 2021-09-29 2024-06-14 西安领充创享新能源科技有限公司 串并联切换电路控制方法、装置、控制器及存储介质

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0677442U (ja) * 1993-03-31 1994-10-28 株式会社電設 直並列切換回路
JP2010213562A (ja) * 2009-02-13 2010-09-24 Tokyo Univ Of Science 電源回路
US20150008742A1 (en) * 2013-07-05 2015-01-08 National Chung Cheng University Single-inductor multi-output (simo) conversion device for enlarging load range
WO2018012471A1 (ja) * 2016-07-11 2018-01-18 株式会社デンソー 電源制御装置、及び電源システム
CN109391012A (zh) * 2018-12-10 2019-02-26 上海空间电源研究所 霍尔电推进阳极电源模块串并联热切换系统及其切换方法
CN110149041A (zh) * 2019-05-24 2019-08-20 西安特锐德智能充电科技有限公司 一种串并联切换电路及其控制方法

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023050656A1 (zh) * 2021-09-29 2023-04-06 西安领充创享新能源科技有限公司 串并联切换电路控制方法、装置、控制器及存储介质
CN114506225A (zh) * 2022-02-22 2022-05-17 贺洪芝 无功率输出中断的电池串并联切换主电路及系统、方法
CN114506225B (zh) * 2022-02-22 2022-09-13 贺洪芝 无功率输出中断的电池串并联切换主电路及系统、方法
WO2023159704A1 (zh) * 2022-02-22 2023-08-31 贺洪芝 无功率输出中断的电池串并联切换主电路及系统、方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN113890370B (zh) 2024-06-14
WO2023050656A1 (zh) 2023-04-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10819124B2 (en) Fast charging method and related device for series battery pack
US9608511B2 (en) Method for charging modular multilevel converter
CN113890370A (zh) 串并联切换电路控制方法、装置、控制器及存储介质
US11264894B2 (en) Converter and current control system thereof
CN101728866B (zh) 一种实现电源倒换的装置与方法
CN116488290A (zh) 储能系统
JP2003204680A (ja) 同期整流器制御装置
US10468972B2 (en) Power converter including a plurality of converter cells connected in multiple series
CN107895982B (zh) 充放电设备、方法及装置
US11264827B2 (en) Charging power system with low standby power consumption and method of controlling the same
US11909308B2 (en) Power conversion circuit, method for controlling power conversion circuit, and transformer
CN101584108B (zh) 具有瞬时电压降低/停电对策功能的电力变换系统的控制装置及控制方法
CN204131213U (zh) 一种实现通信设备主备电源平滑切换的电路
CN104426127B (zh) 一种负载启动电路
EP3793055A1 (en) Dc micro-grid system, charging loop circuit and control method thereof
CN114172128B (zh) 基于混合器件的可双向开断的直流固态断路器
CN111756229B (zh) 高压侧串联低压侧并联的变换系统
CN203368136U (zh) 交直流供电无延时切换系统
CN113746080A (zh) 一种耗能用斩波电阻支路及其控制方法
CN111293880A (zh) 一种直流功率变换电路
JP2003169424A (ja) 二次電池の充電方法、充電装置
CN217824723U (zh) 抑制开关电源浪涌电流的电路
JP2001275251A (ja) 直列段数切換電源装置
CN115864814B (zh) 一种软启动电路和功率变换设备
CN211321014U (zh) 一种试验用双电源切换电路

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant