CN115588967A - 电压转换装置、基站供电系统以及控制方法 - Google Patents

电压转换装置、基站供电系统以及控制方法 Download PDF

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CN115588967A CN202211200865.3A CN202211200865A CN115588967A CN 115588967 A CN115588967 A CN 115588967A CN 202211200865 A CN202211200865 A CN 202211200865A CN 115588967 A CN115588967 A CN 115588967A
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Abstract

本申请提供了一种电压转换装置、基站供电系统以及控制方法;控制电路用于在变压电路的输入电压值大于或等于变压电路的输出电压值,且变压电路的第一采样电流值大于或等于第一电流参考值时,关断常通开关管。

Description

电压转换装置、基站供电系统以及控制方法
技术领域
本申请涉及电力电子技术领域,尤其涉及一种电压转换装置、基站供电系统以及控制方法。
背景技术
在电力电子技术领域中,供电系统中的变压电路可以将输入端(例如,电源端)提供的输入电压转换为与输出端(例如,负载端)匹配的输出电压,进而通过输入端为输出端进行供电。其中,H桥变压电路由于可以同时适用充放电场景,且端口电压范围大,适应性强,被广泛应用。请参见图1,图1是一种H桥变压电路的结构示意图。如图1所示,H桥变压电路(以下也称为变压电路)包括电感和四个开关管,第一开关管Q1和第二开关管Q2串联于第一桥臂中点,第三开关管Q3和第四开关管Q4串联于第二桥臂中点,电感与两个桥臂的中点相连。这里的变压电路可以根据应用场景切换多种供电模式(例如,升压放电、降压放电、升压充电和降压充电等)。在实际应用中,由于供电系统中可能存在故障(例如,负载端短路或者过载),需要断开变压电路中的开关管,以切断电源和负载的电气连接。现有技术中,供电系统通常需要对变压电路的端口电压和电流进行采样,并传输给控制芯片(例如微控制单元Microcontroller Unit,MCU),在控制芯片判断系统出现故障时,基于当前变压电路所处的供电模式,断开与当前供电模式相应的高频开关管(例如,在变压电路进行升压放电时,断开第四开关管Q4),或者调整变压电路的供电模式(例如,将变压电路的供电模式调整为降压放电)。
本申请的发明人在研究和实践的过程中发现,由于系统需要将采样信号传输给MCU,在通过MCU基于当前供电模式下发控制信号,从故障发生到收到控制信号的响应时间长,安全性低。此外,当变压电路的供电模式为升压放电,如果系统发生故障,导致实际输出电压小于或等于输入电压时,即使断开第四开关管Q4,由于开关管(例如,第三开关管Q3和第四开关管Q4)中存在体二极管(或者内置二极管),这使得电源和负载在短时间内依然保持电气连接,危害系统中电子元件的安全,系统安全性低。
发明内容
本申请提供了一种电压转换装置、基站供电系统以及控制方法,可在供电系统发生故障导致变压电路的输入电压小于或等于输出电压且供电系统中的电流过大时,及时关断常通开关管,以切断电源和负载的电气连接,提高系统的安全性,响应迅速,结构简单,控制方法简便,适用性强,延长元件使用寿命,降低成本。
第一方面,本申请提供了一种电压转换装置,该电压转换装置包括控制电路和变压电路,变压电路包括第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管和电感。这里,第一开关管和第二开关管串联于第一桥臂中点,第三开关管和第四开关管串联于第二桥臂中点,电感连接第一桥臂中点和第二桥臂中点。这里,变压电路的两端分别连接电源和负载,控制电路连接变压电路的常通开关管的控制端,常通开关管为第一开关管或第三开关管。这里的控制电路用于在变压电路的输入电压值大于或等于变压电路的输出电压值,且变压电路的第一采样电流值大于或等于第一电流参考值时,关断常通开关管。
在本申请中,变压电路包括第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管和电感,这里的变压电路可以根据应用场景切换多种供电模式(例如,升压放电、降压放电、升压充电和降压充电等)。这里,在变压电路采用升压放电的模式将电源的电压升高至与负载匹配的电压为负载供电的过程中,变压电路中的第一开关管作为常通开关管,第四开关管作为主开关管。可以理解,当供电系统出现故障(例如,负载端短路或者过载等),导致变压电路的实际输出电压小于或等于变压电路的输入电压时,如果只关断作为主开关管的第四开关管,由于开关管(例如,第三开关管和第四开关管)中存在体二极管(或者内置二极管),这使得电源和负载在短时间内依然保持电气连接,危害系统中电子元件的安全。这里,在变压电路采用升压充电的模式将负载的电压升高至与电源匹配的电压为电源供电的过程中,变压电路中的第三开关管作为常通开关管,第二开关管作为主开关管。同时可以理解,当供电系统出现故障(例如,电源端短路或者过载等),导致变压电路的实际输出电压小于或等于变压电路的输入电压时,如果只关断作为主开关管的第二开关管,由于开关管(例如,第一开关管和第二开关管)中存在体二极管(或者内置二极管),这使得电源和负载在短时间内依然保持电气连接,危害系统中电子元件的安全。
在本申请中,电压转换装置可以基于变压电路的输入电压和输出电压的大小关系,同时基于第一采样电流值和第一电流参考值的关系,判断供电系统的运行状态。在供电系统发生故障导致变压电路的输入电压小于或等于输出电压且供电系统中的电流过大(例如,第一采样电流值大于或等于第一电流参考值)时,电压转换装置可以关断变压电路中的常通开关管,以切断电源和负载的电气连接。这里,电压转换装置中的控制电路可以在变压电路的输入电压值大于或等于变压电路的输出电压值,且变压电路的第一采样电流值大于或等于第一电流参考值时,关断常通开关管,以断开负载和电源的电气连接。
采用本申请,电压转换装置可以在供电系统发生故障导致变压电路的输入电压小于或等于输出电压且供电系统中的电流过大时,及时关断常通开关管,以切断电源和负载的电气连接,提高系统的安全性,响应迅速,结构简单,控制方法简便,适用性强,延长元件使用寿命,降低成本。
结合第一方面,在第一种可能的实施方式中,第一采样电流值包括变压电路的输入电流值、变压电路的输出电流值、电感的输入电流值和/或电感的输出电流值,可适用不同的应用场景。
结合第一方面,在第二种可能的实施方式中,这里的控制电路还用于在关断常通开关管之后,在输入电压值小于输出电压值,或者第一采样电流值小于或等于第一电流复位值时,重新导通常通开关管。这里,第一电流复位值小于第一电流参考值。这里,电压转换装置可以在供电系统的故障排除后或者供电系统中的电流值处于安全范围(例如,第一采样电流值小于或等于第一电流复位值)时,重新导通常通开关管,及时恢复电源和负载的电气连接,避免因电源和负载长时间断开导致负载端(或电源端)掉电,保证系统平稳运行,控制简便,响应迅速,适用性强,控制效率高。同时,第一电流复位值小于第一电流参考值,可以避免控制电路频繁控制常通开关管由导通切换为关断,或者由关断切换为导通,延长元件使用寿命。
结合第一方面或第一方面第二种可能的实施方式,在第三种可能的实施方式中,控制电路还用于在关断常通开关管之后,基于外部中控系统的复位信号指示重新导通常通开关管。这里,当外部中控系统判断供电系统的故障已经被排除,或者为了适应负载端(或者电源端)阻抗的变化将变压电路调整为降压放电(或者降压充电)的供电模式,或者变压电路本身工作在降压放电(或者降压充电)的供电模式时,中控系统可以向电压转换装置发送相应的复位信号,当电压转换装置获取、接收或者检测到外部中控系统的复位信号时,可以基于外部中控系统的复位信号的指示重新导通常通开关管(或者基于降压放电或降压充电供电模式维持常通开关管导通或关断状态),及时恢复电源和负载的电气连接,避免因电源和负载长时间断开导致负载端(或电源端)掉电,保证系统平稳运行,控制简便,响应迅速,适用性强,控制效率高。
结合第一方面第三种可能的实施方式,在第四种可能的实施方式中,控制电路包括比较模块和逻辑控制模块,比较模块的输入端连接变压电路的输入端、变压电路的输出端和第一采样点,比较模块的输出端通过逻辑控制模块连接常通开关管的控制端。这里,第一采样点包括变压电路的输入端、变压电路的输出端、电感的输出端和/或电感的输入端。这里的比较模块用于基于变压电路的输入电压值和变压电路的输出电压值的大小关系输出电压比较信号。这里的比较模块还用于基于第一采样电流值和第一电流参考值的大小关系输出第一电流比较信号。这里,第一采样电流值为第一采样点的电流值。这里的逻辑控制模块用于基于电压比较信号和第一电流比较信号控制常通开关管导通或关断。
在本申请中,比较模块(这里,比较模块可以由比较电路或具有比较功能的电路组成)可以基于变压电路的输入电压和输出电压的大小关系输出电压比较信号,还可以基于第一采样电流值和第一电流参考值的大小关系输出第一电流比较信号。逻辑控制模块(这里,逻辑控制模块可以由逻辑控制电路(例如,与门电路、与非门电路等)或具有逻辑判断功能的电路组成)可以基于电压比较信号和第一电流比较信号控制常通开关管导通或关断。可以理解,电压转换装置可以基于第一采样电流值和第一电流参考值的关系,判断供电系统的运行状态。在供电系统正常运行(例如,变压电路的输入电压小于输出电压)时,电压转换装置可以维持导通变压电路中的常通开关管,以保持电源和负载的电气连接。在供电系统发生故障(例如,短路故障或者负载过大)导致变压电路的输入电压小于或等于输出电压且供电系统中的电流过大时,电压转换装置可以关断变压电路中的常通开关管,以切断电源和负载的电气连接。同时可以理解,电压转换装置可以在供电系统的故障排除后(例如,变压电路的输入电压小于输出电压)或者供电系统中的电流值处于安全范围时,重新导通常通开关管,及时恢复电源和负载的电气连接,避免因电源和负载长时间断开导致负载端(或电源端)掉电,保证系统平稳运行,控制简便,响应迅速,适用性强,控制效率高。
采用本申请,电压转换装置可以在供电系统正常运行(例如,变压电路的输入电压小于输出电压)时,维持导通变压电路中的常通开关管,以保持电源和负载的电气连接。电压转换装置可以在供电系统发生故障导致变压电路的输入电压小于或等于输出电压且供电系统中的电流过大时,及时关断常通开关管,以切断电源和负载的电气连接。电压转换装置也可以在供电系统的故障排除后或者供电系统中的电流值处于安全范围时,重新导通常通开关管,及时恢复电源和负载的电气连接,避免因电源和负载长时间断开导致负载端(或电源端)掉电。电压转换装置可以在提高系统安全性的同时,保证系统平稳运行,控制简便,响应迅速,适用性强,控制效率高。
结合第一方面第四种可能的实施方式,在第五种可能的实施方式中,这里的比较模块还用于基于第一采样电流值、第一电流复位值和第一电流参考值的大小关系输出第一电流比较信号。可以理解,这里的比较模块还可以基于第一采样电流值、第一电流复位值和第一电流参考值的大小关系输出第一电流比较信号。进而逻辑控制模块(这里,逻辑控制模块可以由逻辑控制电路(例如,与门电路、与非门电路等)或具有逻辑判断功能的电路组成)可以基于电压比较信号和第一电流比较信号控制常通开关管导通或关断。也就是说,这里的电压转换装置可以在供电系统的故障排除后或者供电系统中的电流值处于安全范围(例如,第一采样电流值小于或等于第一电流复位值)时,重新导通常通开关管,及时恢复电源和负载的电气连接,避免因电源和负载长时间断开导致负载端(或电源端)掉电,保证系统平稳运行,控制简便,响应迅速,适用性强,控制效率高。同时,第一电流复位值小于第一电流参考值,可以避免控制电路频繁控制常通开关管由导通切换为关断,或者由关断切换为导通,延长元件使用寿命。
结合第一方面第五种可能的实施方式,在第六种可能的实施方式中,变压电路基于外部中控系统输入的主开关管的驱动信号通过电源为负载供电时,第四开关管为主开关管,第一开关管为常通开关管。变压电路基于外部中控系统输入的主开关管的驱动信号通过负载为电源供电时,第二开关管为主开关管,第三开关管为常通开关管。可以理解,这里的变压电路可以根据应用场景切换多种供电模式(例如,升压放电、降压放电、升压充电和降压充电等)。外部中控系统可以直接或者通过驱动电路为变压电路的开关管提供不同的驱动信号,以控制变压电路处于不同的供电模式。例如,当外部中控系统以第四开关管为主开关管,并输入相应的主开关管的驱动信号时,变压电路为升压放电模式,通过电源为负载供电,此时,第一开关管作为常通开关管。又例如,当外部中控系统以第二开关管为主开关管,并输入相应的主开关管的驱动信号时,变压电路为升压充电模式,通过负载为电源供电,此时,第三开关管作为常通开关管。这里,电压转换装置可以基于外部中控系统输入的主开关管的驱动信号,确认变压电路的供电模式,进而在变压电路处于不同的供电模式时,控制当前供电模式下的常通开关管的导通或关断,控制简便,响应迅速,适用性强。
结合第一方面第六种可能的实施方式,在第七种可能的实施方式中,比较模块的输入端可连接变压电路的输入端、变压电路的输出端、第一采样点和第二采样点。这里,第二采样点包括变压电路的输入端、变压电路的输出端、电感的输出端和/或电感的输入端。这里的比较模块还用于基于第二采样电流值和第二电流参考值的大小关系输出第二电流比较信号。这里,第二采样电流值为第二采样点的电流值。可以理解,在变压电路采用升压放电的模式将电源的电压升高至与负载匹配的电压为负载供电的过程中,变压电路中的第一开关管作为常通开关管,第四开关管作为主开关管。在变压电路采用升压充电的模式将负载的电压升高至与电源匹配的电压为电源供电的过程中,变压电路中的第三开关管作为常通开关管,第二开关管作为主开关管。在变压电路的供电模式转换比较频繁的场景或者其他应用场景中,比较模块不仅可以基于第一采样电流值和第一电流参考值的大小关系输出第一电流比较信号,还可以基于第二采样电流值和第二电流参考值的大小关系输出第二电流比较信号。这里,第一采样电流值可以是针对第一开关管作为常通开关管设置的第一采样点的电流值,第二采样电流值是针对第三开关管作为常通开关管设置的第二采样点的电流值。这里,第一采样电流值也可以是针对第三开关管作为常通开关管设置的第一采样点的电流值,第二采样电流值是针对第一开关管作为常通开关管设置的第二采样点的电流值,具体可以根据应用场景确定。也就是说,当变压电路处于某一种供电模式(例如,升压放电模式或者升压充电模式)时,如果供电系统出现故障(例如,负载端短路或者过载等,或者电源端短路或者过载等),导致变压电路的实际输出电压小于或等于变压电路的输入电压,且供电系统中的电流过大(例如,第一采样电流值大于或等于第一电流参考值,或者第二采样电流值大于或等于第二电流参考值)时,电压转换装置可以关断变压电路中的常通开关管(例如,第一开关管,或者第三开关管),以切断电源和负载的电气连接。
采用本申请,电压转换装置可以基于变压电路的输入电压和输出电压的大小关系,同时基于第一采样电流值和第一电流参考值的关系以及第二采样电流值和第二电流参考值的关系,判断供电系统的运行状态。在变压电路采用不同的供电模式时,如果供电系统发生故障导致变压电路的输入电压小于或等于输出电压且供电系统中的电流过大,电压转换装置可以关断变压电路中在当前供电模式下的常通开关管,以切断电源和负载的电气连接,提高系统的安全性,响应迅速,结构简单,控制方法简便,适用性强,延长元件使用寿命,降低成本。
结合第一方面第七种可能的实施方式,在第八种可能的实施方式中,比较模块还用于基于第二采样电流值、第二电流复位值和第二电流参考值的大小关系输出第二电流比较信号。这里,第二电流复位值小于第二电流参考值。可以理解,在变压电路的供电模式转换比较频繁的场景或者其他应用场景中,比较模块不仅可以基于第一采样电流值、第一电流参考值和第一电流复位值的大小关系输出第一电流比较信号,还可以基于第二采样电流值、第二电流参考值和第二电流复位值的大小关系输出第二电流比较信号。这里,第一采样电流值可以是针对第一开关管作为常通开关管设置的第一采样点的电流值,第二采样电流值是针对第三开关管作为常通开关管设置的第二采样点的电流值。这里,第一采样电流值也可以是针对第三开关管作为常通开关管设置的第一采样点的电流值,第二采样电流值是针对第一开关管作为常通开关管设置的第二采样点的电流值,具体可以根据应用场景确定。也就是说,当变压电路处于某一种供电模式(例如,升压放电模式或者升压充电模式)时,如果供电系统故障已经被排除或者供电系统中的电流值处于安全范围(例如,第一采样电流值小于或等于第一电流复位值,或者第二采样电流值小于或等于第二电流复位值)时,电压转换装置可以重新导通变压电路中的常通开关管(例如,第一开关管,或者第三开关管),及时恢复电源和负载的电气连接,避免因电源和负载长时间断开导致负载端(或电源端)掉电,保证系统平稳运行,控制简便,响应迅速,适用性强,控制效率高。同时,第二电流复位值小于第二电流参考值,可以避免控制电路频繁控制常通开关管由导通切换为关断,或者由关断切换为导通,延长元件使用寿命。
结合第一方面第八种可能的实施方式,在第九种可能的实施方式中,逻辑控制模块可包括锁存复位单元和驱动控制单元。这里,比较模块的输出端可通过锁存复位单元连接驱动控制单元。这里的锁存复位单元用于基于电压比较信号和目标电流比较信号输出目标使能控制信号。这里,目标电流比较信号和目标使能控制信号为第一电流比较信号和第一使能控制信号,或者为第二电流比较信号和第二使能控制信号。这里的驱动控制单元用于基于目标使能控制信号和外部中控系统输入的目标常通开关管的驱动信号,控制目标常通开关管导通或关断。这里,目标使能控制信号和目标常通开关管为第一使能控制信号和第一开关管,或者为第二使能控制信号和第三开关管。可以理解,电压转换装置可以基于电压比较信号和目标电流比较信号(例如,第一采样电流值、第一电流参考值和第一电流复位值的大小关系,或者第二采样电流值、第二电流参考值和第二电流复位值的大小关系),判断供电系统的运行状态。在供电系统正常运行(例如,变压电路的输入电压小于输出电压)时,电压转换装置可以输出目标使能控制信号(例如,第一使能控制信号或者第二使能控制信号),维持导通变压电路中的常通开关管(例如,第一开关管或者第三开关管),以保持电源和负载的电气连接。在供电系统发生故障(例如,短路故障或者负载过大)导致变压电路的输入电压小于或等于输出电压且供电系统中的电流过大(例如,第一采样电流值大于或等于第一电流参考值,或者第二采样电流值大于或等于第二电流参考值)时,电压转换装置可以输出目标使能控制信号(例如,第一使能控制信号或者第二使能控制信号),关断变压电路中的常通开关管(例如,第一开关管或者第三开关管),以切断电源和负载的电气连接。同时可以理解,电压转换装置可以在供电系统的故障排除后(例如,变压电路的输入电压小于输出电压)或者供电系统中的电流值处于安全范围(例如,第一采样电流值小于或等于第一电流复位值,或者第二采样电流值小于或等于第二电流复位值)时,电压转换装置可以输出目标使能控制信号(例如,第一使能控制信号或者第二使能控制信号),重新导通常通开关管,及时恢复电源和负载的电气连接,避免因电源和负载长时间断开导致负载端(或电源端)掉电,保证系统平稳运行,控制简便,响应迅速,适用性强,控制效率高。
结合第一方面第九种可能的实施方式,在第十种可能的实施方式中,锁存复位单元还用于基于电压比较信号、目标电流比较信号和外部中控系统的复位信号输出目标使能控制信号。可以理解,当外部中控系统判断供电系统的故障已经被排除,或者为了适应负载端(或者电源端)阻抗的变化将变压电路调整为降压放电(或者降压充电)的供电模式,或者变压电路本身工作在降压放电(或者降压充电)的供电模式时,中控系统可以向电压转换装置发送相应的复位信号,当锁存复位单元获取、接收或者检测到外部中控系统的复位信号时,可以基于电压比较信号、目标电流比较信号和外部中控系统的复位信号输出目标使能控制信号,重新导通常通开关管(或者基于降压放电或降压充电供电模式维持常通开关管导通或关断状态),及时恢复电源和负载的电气连接,避免因电源和负载长时间断开导致负载端(或电源端)掉电,保证系统平稳运行,控制简便,响应迅速,适用性强,控制效率高。
第二方面,本申请提供了一种基站供电系统,该基站供电系统可包括电源、电压转换装置和基站,电压转换装置包括变压电路和控制电路,变压电路包括多个开关管和电感,电源通过变压电路连接基站,控制电路连接变压电路中多个开关管中的常通开关管的控制端。
采用本申请,电压转换装置可以在供电系统发生故障导致变压电路的输入电压小于或等于输出电压且供电系统中的电流过大时,及时关断常通开关管,以切断电源和基站的电气连接,提高系统的安全性,响应迅速,结构简单,控制方法简便,适用性强,延长元件使用寿命,降低成本。
结合第二方面,在第一种可能的实施方式中,基站供电系统还可包括多个电压转换装置,多个电压转换装置中的各个变压电路和多个电压转换装置中的各个控制电路一一对应,电源通过多个电压转换装置中的各个变压电路并联后连接基站。
采用本申请,在供电系统发生故障导致多个电压转换装置中的某个电压转换装置中的变压电路的输入电压小于或等于输出电压且供电系统中的电流过大时,该电压转换装置可以及时关断常通开关管,以切断该电压转换装置部分电源和负载的电气连接,可在丰富应用场景的同时,提高系统的安全性,延长元件使用寿命,降低成本。
第三方面,本申请提供了一种电压转换装置控制方法,该控制方法可适用于第一方面或第一方面任一种可能的实施方式中的电压转换装置,该方法包括:检测变压电路的输入电压值、变压电路的输出电压值和第一采样电流值。这里,第一采样电流值包括变压电路的输入电流值、变压电路的输出电流值、电感的输入电流值和/或电感的输出电流值。当变压电路的输入电压值大于或等于变压电路的输出电压值,且第一采样电流值大于或等于第一电流参考值时,关断常通开关管。
在本申请中,电压转换装置可以基于变压电路的输入电压和输出电压的大小关系,同时基于第一采样电流值和第一电流参考值的关系,判断供电系统的运行状态。在供电系统发生故障导致变压电路的输入电压小于或等于输出电压且供电系统中的电流过大(例如,第一采样电流值大于或等于第一电流参考值)时,电压转换装置可以关断变压电路中的常通开关管,以切断电源和负载的电气连接。这里,电压转换装置中的控制电路可以在变压电路的输入电压值大于或等于变压电路的输出电压值,且变压电路的第一采样电流值大于或等于第一电流参考值时,关断常通开关管,以断开负载和电源的电气连接。这里,第一采样电流值可以包括变压电路的输入电流值、变压电路的输出电流值、电感的输入电流值和/或电感的输出电流值。
采用本申请,电压转换装置可以在供电系统发生故障导致变压电路的输入电压小于或等于输出电压且供电系统中的电流过大时,及时关断常通开关管,以切断电源和负载的电气连接,提高系统的安全性,响应迅速,结构简单,控制方法简便,适用性强,延长元件使用寿命,降低成本。
结合第三方面,在第一种可能的实施方式中,在关断常通开关管之后,方法还包括:当输入电压值小于输出电压值,或者第一采样电流值小于或等于第一电流复位值时,重新导通常通开关管。这里,第一电流复位值小于第一电流参考值。这里,电压转换装置可以在供电系统的故障排除后或者供电系统中的电流值处于安全范围(例如,第一采样电流值小于或等于第一电流复位值)时,重新导通常通开关管,及时恢复电源和负载的电气连接,避免因电源和负载长时间断开导致负载端(或电源端)掉电,保证系统平稳运行,控制简便,响应迅速,适用性强,控制效率高。
结合第三方面或第三方面第一种可能的实施方式,在第二种可能的实施方式中,在关断常通开关管之后,方法还包括:基于外部中控系统的复位信号指示重新导通常通开关管。这里,当外部中控系统判断供电系统的故障已经被排除,或者为了适应负载端(或者电源端)阻抗的变化将变压电路调整为降压放电(或者降压充电)的供电模式,或者变压电路本身工作在降压放电(或者降压充电)的供电模式时,中控系统可以向电压转换装置发送相应的复位信号,当电压转换装置获取、接收或者检测到外部中控系统的复位信号时,可以基于外部中控系统的复位信号的指示重新导通常通开关管(或者基于降压放电或降压充电供电模式维持常通开关管导通或关断状态),及时恢复电源和负载的电气连接,避免因电源和负载长时间断开导致负载端(或电源端)掉电,保证系统平稳运行,控制简便,响应迅速,适用性强,控制效率高。
结合第三方面第二种可能的实施方式,在第三种可能的实施方式中,在检测变压电路的输入电压值、变压电路的输出电压值和第一采样电流值之后,方法还包括:基于变压电路的输入电压值和变压电路的输出电压值的大小关系输出电压比较信号。基于第一采样电流值和第一电流参考值的大小关系输出第一电流比较信号。这里,第一采样电流值为第一采样点的电流值。基于电压比较信号和第一电流比较信号控制常通开关管导通或关断。
在本申请中,比较模块(这里,比较模块可以由比较电路或具有比较功能的电路组成)可以基于变压电路的输入电压和输出电压的大小关系输出电压比较信号,还可以基于第一采样电流值和第一电流参考值的大小关系输出第一电流比较信号。逻辑控制模块(这里,逻辑控制模块可以由逻辑控制电路(例如,与门电路、与非门电路等)或具有逻辑判断功能的电路组成)可以基于电压比较信号和第一电流比较信号控制常通开关管导通或关断。可以理解,电压转换装置可以基于第一采样电流值和第一电流参考值的关系,判断供电系统的运行状态。在供电系统正常运行(例如,变压电路的输入电压小于输出电压)时,电压转换装置可以维持导通变压电路中的常通开关管,以保持电源和负载的电气连接。在供电系统发生故障(例如,短路故障或者负载过大)导致变压电路的输入电压小于或等于输出电压且供电系统中的电流过大时,电压转换装置可以关断变压电路中的常通开关管,以切断电源和负载的电气连接。同时可以理解,电压转换装置可以在供电系统的故障排除后(例如,变压电路的输入电压小于输出电压)或者供电系统中的电流值处于安全范围时,重新导通常通开关管,及时恢复电源和负载的电气连接,避免因电源和负载长时间断开导致负载端(或电源端)掉电,保证系统平稳运行,控制简便,响应迅速,适用性强,控制效率高。
采用本申请,电压转换装置可以在供电系统正常运行(例如,变压电路的输入电压小于输出电压)时,维持导通变压电路中的常通开关管,以保持电源和负载的电气连接。电压转换装置可以在供电系统发生故障导致变压电路的输入电压小于或等于输出电压且供电系统中的电流过大时,及时关断常通开关管,以切断电源和负载的电气连接。电压转换装置也可以在供电系统的故障排除后或者供电系统中的电流值处于安全范围时,重新导通常通开关管,及时恢复电源和负载的电气连接,避免因电源和负载长时间断开导致负载端(或电源端)掉电。电压转换装置可以在提高系统安全性的同时,保证系统平稳运行,控制简便,响应迅速,适用性强,控制效率高。
结合第三方面第三种可能的实施方式,在第四种可能的实施方式中,基于第一采样电流值和第一电流参考值的大小关系输出第一电流比较信号,包括:基于第一采样电流值、第一电流复位值和第一电流参考值的大小关系输出第一电流比较信号。可以理解,这里的比较模块还可以基于第一采样电流值、第一电流复位值和第一电流参考值的大小关系输出第一电流比较信号。进而逻辑控制模块(这里,逻辑控制模块可以由逻辑控制电路(例如,与门电路、与非门电路等)或具有逻辑判断功能的电路组成)可以基于电压比较信号和第一电流比较信号控制常通开关管导通或关断。也就是说,这里的电压转换装置可以在供电系统的故障排除后或者供电系统中的电流值处于安全范围(例如,第一采样电流值小于或等于第一电流复位值)时,重新导通常通开关管,及时恢复电源和负载的电气连接,避免因电源和负载长时间断开导致负载端(或电源端)掉电,保证系统平稳运行,控制简便,响应迅速,适用性强,控制效率高。同时,第一电流复位值小于第一电流参考值,可以避免控制电路频繁控制常通开关管由导通切换为关断,或者由关断切换为导通,延长元件使用寿命。
结合第三方面第四种可能的实施方式,在第五种可能的实施方式中,在检测变压电路的输入电压值、变压电路的输出电压值和第一采样电流值之后,方法还包括:检测第二采样电流值。这里,第二采样电流值包括变压电路的输入电流值、变压电路的输出电流值、电感的输入电流值和/或电感的输出电流值。基于第二采样电流值和第二电流参考值的大小关系输出第二电流比较信号。这里,第二采样电流值为第二采样点的电流值。可以理解,在变压电路采用升压放电的模式将电源的电压升高至与负载匹配的电压为负载供电的过程中,变压电路中的第一开关管作为常通开关管,第四开关管作为主开关管。在变压电路采用升压充电的模式将负载的电压升高至与电源匹配的电压为电源供电的过程中,变压电路中的第三开关管作为常通开关管,第二开关管作为主开关管。在变压电路的供电模式转换比较频繁的场景或者其他应用场景中,比较模块不仅可以基于第一采样电流值和第一电流参考值的大小关系输出第一电流比较信号,还可以基于第二采样电流值和第二电流参考值的大小关系输出第二电流比较信号。这里,第一采样电流值可以是针对第一开关管作为常通开关管设置的第一采样点的电流值,第二采样电流值是针对第三开关管作为常通开关管设置的第二采样点的电流值。这里,第一采样电流值也可以是针对第三开关管作为常通开关管设置的第一采样点的电流值,第二采样电流值是针对第一开关管作为常通开关管设置的第二采样点的电流值,具体可以根据应用场景确定。也就是说,当变压电路处于某一种供电模式(例如,升压放电模式或者升压充电模式)时,如果供电系统出现故障(例如,负载端短路或者过载等,或者电源端短路或者过载等),导致变压电路的实际输出电压小于或等于变压电路的输入电压,且供电系统中的电流过大(例如,第一采样电流值大于或等于第一电流参考值,或者第二采样电流值大于或等于第二电流参考值)时,电压转换装置可以关断变压电路中的常通开关管(例如,第一开关管,或者第三开关管),以切断电源和负载的电气连接。
采用本申请,电压转换装置可以基于变压电路的输入电压和输出电压的大小关系,同时基于第一采样电流值和第一电流参考值的关系以及第二采样电流值和第二电流参考值的关系,判断供电系统的运行状态。在变压电路采用不同的供电模式时,如果供电系统发生故障导致变压电路的输入电压小于或等于输出电压且供电系统中的电流过大,电压转换装置可以关断变压电路中在当前供电模式下的常通开关管,以切断电源和负载的电气连接,提高系统的安全性,响应迅速,结构简单,控制方法简便,适用性强,延长元件使用寿命,降低成本。
结合第三方面第五种可能的实施方式,在第六种可能的实施方式中,基于第二采样电流值和第二电流参考值的大小关系输出第二电流比较信号,包括:基于第二采样电流值、第二电流复位值和第二电流参考值的大小关系输出第二电流比较信号。这里,第二电流复位值小于第二电流参考值。可以理解,在变压电路的供电模式转换比较频繁的场景或者其他应用场景中,比较模块不仅可以基于第一采样电流值、第一电流参考值和第一电流复位值的大小关系输出第一电流比较信号,还可以基于第二采样电流值、第二电流参考值和第二电流复位值的大小关系输出第二电流比较信号。这里,第一采样电流值可以是针对第一开关管作为常通开关管设置的第一采样点的电流值,第二采样电流值是针对第三开关管作为常通开关管设置的第二采样点的电流值。这里,第一采样电流值也可以是针对第三开关管作为常通开关管设置的第一采样点的电流值,第二采样电流值是针对第一开关管作为常通开关管设置的第二采样点的电流值,具体可以根据应用场景确定。也就是说,当变压电路处于某一种供电模式(例如,升压放电模式或者升压充电模式)时,如果供电系统故障已经被排除或者供电系统中的电流值处于安全范围(例如,第一采样电流值小于或等于第一电流复位值,或者第二采样电流值小于或等于第二电流复位值)时,电压转换装置可以重新导通变压电路中的常通开关管(例如,第一开关管,或者第三开关管),及时恢复电源和负载的电气连接,避免因电源和负载长时间断开导致负载端(或电源端)掉电,保证系统平稳运行,控制简便,响应迅速,适用性强,控制效率高。同时,第一电流复位值小于第一电流参考值,且第二电流复位值小于第二电流参考值,可以避免控制电路频繁控制常通开关管由导通切换为关断,或者由关断切换为导通,延长元件使用寿命。
结合第三方面第六种可能的实施方式,在第七种可能的实施方式中,在检测变压电路的输入电压值、变压电路的输出电压值和第一采样电流值之后,方法还包括:基于电压比较信号和目标电流比较信号输出目标使能控制信号。这里,目标电流比较信号和目标使能控制信号为第一电流比较信号和第一使能控制信号,或者为第二电流比较信号和第二使能控制信号。基于目标使能控制信号和外部中控系统输入的目标常通开关管的驱动信号,控制目标常通开关管导通或关断。这里,目标使能控制信号和目标常通开关管为第一使能控制信号和第一开关管,或者为第二使能控制信号和第三开关管。可以理解,电压转换装置可以基于电压比较信号和目标电流比较信号(例如,第一采样电流值、第一电流参考值和第一电流复位值的大小关系,或者第二采样电流值、第二电流参考值和第二电流复位值的大小关系),判断供电系统的运行状态。在供电系统正常运行(例如,变压电路的输入电压小于输出电压)时,电压转换装置可以输出目标使能控制信号(例如,第一使能控制信号或者第二使能控制信号),维持导通变压电路中的常通开关管(例如,第一开关管或者第三开关管),以保持电源和负载的电气连接。在供电系统发生故障(例如,短路故障或者负载过大)导致变压电路的输入电压小于或等于输出电压且供电系统中的电流过大(例如,第一采样电流值大于或等于第一电流参考值,或者第二采样电流值大于或等于第二电流参考值)时,电压转换装置可以输出目标使能控制信号(例如,第一使能控制信号或者第二使能控制信号),关断变压电路中的常通开关管(例如,第一开关管或者第三开关管),以切断电源和负载的电气连接。同时可以理解,电压转换装置可以在供电系统的故障排除后(例如,变压电路的输入电压小于输出电压)或者供电系统中的电流值处于安全范围(例如,第一采样电流值小于或等于第一电流复位值,或者第二采样电流值小于或等于第二电流复位值)时,电压转换装置可以输出目标使能控制信号(例如,第一使能控制信号或者第二使能控制信号),重新导通常通开关管,及时恢复电源和负载的电气连接,避免因电源和负载长时间断开导致负载端(或电源端)掉电,保证系统平稳运行,控制简便,响应迅速,适用性强,控制效率高。同时,第一电流复位值小于第一电流参考值,且第二电流复位值小于第二电流参考值,可以避免控制电路频繁控制常通开关管由导通切换为关断,或者由关断切换为导通,延长元件使用寿命。
结合第三方面第七种可能的实施方式,在第八种可能的实施方式中,基于电压比较信号和目标电流比较信号输出目标使能控制信号,包括:基于电压比较信号、目标电流比较信号和外部中控系统的复位信号输出目标使能控制信号。可以理解,当外部中控系统判断供电系统的故障已经被排除,或者为了适应负载端(或者电源端)阻抗的变化将变压电路调整为降压放电(或者降压充电)的供电模式,或者变压电路本身工作在降压放电(或者降压充电)的供电模式时,中控系统可以向电压转换装置发送相应的复位信号,当锁存复位单元获取、接收或者检测到外部中控系统的复位信号时,可以基于电压比较信号、目标电流比较信号和外部中控系统的复位信号输出目标使能控制信号,重新导通常通开关管(或者基于降压放电或降压充电供电模式维持常通开关管导通或关断状态),及时恢复电源和负载的电气连接,避免因电源和负载长时间断开导致负载端(或电源端)掉电,保证系统平稳运行,控制简便,响应迅速,适用性强。
附图说明
图1是本申请提供的一种H桥变压电路的结构示意图;
图2是本申请实施例提供的电压转换装置的应用场景示意图;
图3是本申请实施例提供的电压转换装置的一结构示意图;
图4是本申请实施例提供的电压转换装置的一控制逻辑示意图;
图5是本申请实施例提供的控制电路的结构示意图;
图6是本申请实施例提供的电压转换装置的另一控制逻辑示意图;
图7是本申请实施例提供的电压转换装置的另一结构示意图;
图8是本申请实施例提供的电压转换装置的另一结构示意图;
图9是本申请实施例提供的基站供电系统的结构示意图;
图10是本申请实施例提供的控制方法的流程示意图。
具体实施方式
本申请提供的电压转换装置可以适用于新能源发电领域,传统发电调峰调频领域,重要设备供电领域,新能源汽车领域等多种应用领域,具体可根据实际应用场景确定,在此不做限制。本申请提供的电压转换装置可适用于储能系统,不间断供电系统,电机驱动系统等不同的供电系统,具体可根据实际应用场景确定,在此不做限制。本申请提供的电压转换装置可适配于不同的应用场景,比如,对光能供电环境中的变压电路进行控制的应用场景、风能供电环境中的变压电路进行控制的应用场景、纯储能供电环境中的变压电路进行控制的应用场景或者其它应用场景,下面将以对纯储能供电环境中的变压电路进行控制的应用场景为例进行说明,以下不再赘述。
请参见图2,图2是本申请实施例提供的电压转换装置的应用场景示意图。在纯储能供电的供电系统中,如图2所示,供电系统包括电压转换装置1、电源和负载,其中,电压转换装置1包括变压电路11,电源可通过变压电路11与负载相连。在一些可行的实施方式中,电源可以通过变压电路11为负载供电。在一些可行的实施方式中,负载也可以通过变压电路11为电源供电。可以理解,本申请提供的电源适用于为在无市电或者市电差的偏远地区的基站设备供电,或者为家用设备(如冰箱、空调等等)供电等为多种类型的用电设备供电的应用场景中,具体可根据实际应用场景确定,在此不做限制。进一步可以理解,图2中的负载可以包括电网,这里的电网可以包括传输线、电力中转站点、通信基站或者家用设备等用电设备或电力传输设备。这里,变压电路11可以是H桥变压电路,请一并结合图1,如图1所示,变压电路11可包括电感L和四个开关管(例如,第一开关管Q1、第二开关管Q2、第三开关管Q3和第四开关管Q4)。其中,第一开关管Q1和第二开关管Q2串联于第一桥臂中点,第三开关管Q3和第四开关管Q4串联于第二桥臂中点,电感L与两个桥臂的中点相连。这里的变压电路11可以根据应用场景切换多种供电模式(例如,升压放电、降压放电、升压充电和降压充电等)。这里,在变压电路采用升压放电的模式将电源的电压升高至与负载匹配的电压为负载供电的过程中,变压电路中的第一开关管Q1作为常通开关管,第四开关管Q4作为主开关管。可以理解,当供电系统出现故障(例如,负载端短路或者过载等),导致变压电路的实际输出电压小于或等于变压电路的输入电压时,如果只关断作为主开关管的第四开关管Q4,由于开关管(例如,第三开关管Q3和第四开关管Q4)中存在体二极管(或者内置二极管),这使得电源和负载在短时间内依然保持电气连接,危害系统中电子元件的安全。这里,在变压电路采用升压充电的模式将负载的电压升高至与电源匹配的电压为电源供电的过程中,变压电路中的第三开关管Q3作为常通开关管,第二开关管Q2作为主开关管。同时可以理解,当供电系统出现故障(例如,电源端短路或者过载等),导致变压电路的实际输出电压小于或等于变压电路的输入电压时,如果只关断作为主开关管的第二开关管Q2,由于开关管(例如,第一开关管Q1和第二开关管Q2)中存在体二极管(或者内置二极管),这使得电源和负载在短时间内依然保持电气连接,危害系统中电子元件的安全。
这里,电压转换装置1还可以包括控制电路10,控制电路10可连接变压电路常通开关管的控制端。控制电路10可以基于变压电路11的输入电压和输出电压的大小关系,同时基于第一采样电流值和第一电流参考值的关系,判断供电系统的运行状态。这里,第一采样电流值可包括变压电路11的输入电流值、变压电路11的输出电流值、电感L的输入电流值和/或电感L的输出电流值。在供电系统发生故障导致变压电路11的输入电压小于或等于输出电压且供电系统中的电流过大(例如,第一采样电流值大于或等于第一电流参考值)时,控制电路10可以关断变压电路中的常通开关管,以切断电源和负载的电气连接。
采用本申请,电压转换装置可以在供电系统发生故障导致变压电路的输入电压小于或等于输出电压且供电系统中的电流过大时,及时关断常通开关管,以切断电源和负载的电气连接,提高系统的安全性,响应迅速,结构简单,控制方法简便,适用性强,延长元件使用寿命,降低成本。
下面将结合图3至图10对本申请提供的电压转换装置及其工作原理进行示例说明。
请参见图3,图3是本申请实施例提供的电压转换装置的一结构示意图。如图3所示,电压转换装置包括控制电路20和变压电路。这里,变压电路的两端分别连接电源和负载,控制电路20连接变压电路的常通开关管的控制端,常通开关管为第一开关管Q1或第三开关管Q3,为表述方便,本图中仅以常通开关管为第一开关管Q1进行示例性说明。这里的控制电路20还用于在关断常通开关管之后,在输入电压值小于输出电压值,或者第一采样电流值小于或等于第一电流复位值时,重新导通常通开关管。这里,第一电流复位值小于第一电流参考值。这里的第一电流复位值和第一电流参考值,可以是外部中控系统计算得出并发送给控制电路20,也可以是控制电路20计算后得出的值,还可以是存储与控制电路20中的值。这里为表述方便,在图3中的控制电路20的左方示例性地画出了五个输入端口,分别用于表示控制电路20可以(通过例如获取、采集、接收、检测或者存储等方式)得到变压电路的输入电压值、变压电路的输出电压值、第一采样电流值、第一电流参考值和第一电流复位值。输入端口只是为了更直观地表示出控制电路20可以得到相应的信号(或者参数),在实际应用中,这些端口传输的信号(或者参数)可以以其他的表现形式存在(例如,存储在控制电路20中),这些情形也属于本申请的保护范围。在此后本文中所有附图中所示的输入端口,都是为了更直观地表示出控制电路(或其他模块)可以得到多个信号(或者参数),在实际应用中,这些端口传输的信号(或者参数)可以以其他的表现形式存在(例如,存储在控制电路或者相应的模块中),这些情形也属于本申请的保护范围,以下不再赘述。这里,控制电路20可以在供电系统的故障排除后或者供电系统中的电流值处于安全范围(例如,第一采样电流值小于或等于第一电流复位值)时,重新导通常通开关管(例如,第一开关管Q1),及时恢复电源和负载的电气连接,避免因电源和负载长时间断开导致负载端(或电源端)掉电,保证系统平稳运行,控制简便,响应迅速,适用性强,控制效率高。同时,第一电流复位值小于第一电流参考值,可以避免控制电路频繁控制常通开关管由导通切换为关断,或者由关断切换为导通,延长元件使用寿命。
在一些可行的实施方式中,请进一步参见图3,如图3中控制电路20的下方示例性地画出了一个输入端口(如图3中虚线所示)。这里,控制电路20可以(通过例如获取、采集、接收、检测或者存储等方式)得到外部中控系统的复位信号。这里,控制电路20还用于在关断常通开关管之后,基于外部中控系统的复位信号指示重新导通常通开关管(例如,第一开关管Q1)。这里,当外部中控系统判断供电系统的故障已经被排除,或者为了适应负载端(或者电源端)阻抗的变化将变压电路调整为降压放电(或者降压充电)的供电模式,或者变压电路本身工作在降压放电(或者降压充电)的供电模式时,中控系统可以向电压转换装置发送相应的复位信号,当电压转换装置获取、接收或者检测到外部中控系统的复位信号时,可以基于外部中控系统的复位信号的指示重新导通常通开关管(或者基于降压放电或降压充电供电模式维持常通开关管导通或关断状态),及时恢复电源和负载的电气连接,避免因电源和负载长时间断开导致负载端(或电源端)掉电,保证系统平稳运行,控制简便,响应迅速,适用性强,控制效率高。
为了更直观地表述控制电路的控制逻辑,请一并结合图4,图4是本申请实施例提供的电压转换装置的一控制逻辑示意图。为表述方便,图4仅以变压电路进行升压放电,通过电源为负载进行供电,也即第四开关管Q4为主开关管,第一开关管Q1为常通开关管的情况进行说明。如图4所示,第一采样电流值I1和第一电流参考值Iref1的比较结果为Icomp1,其中,第一采样电流值I1大于或等于第一电流参考值Iref1时Icomp1为高电平,第一采样电流值I1小于第一电流参考值Iref1时,Icomp为低电平。在图4中,时钟信号(clk信号)和reset信号共同组合为外部中控系统的复位信号,其中,reset信号和clk信号同时为高电平时,表示复位信号指示导通常通开关管。可以理解,这里的复位信号也可以是由reset信号单独作为复位信号(该控制逻辑图中未示出,可以设置为reset信号高电平有效、低电平有效、上升沿有效或者下降沿有效等控制逻辑)。变压电路的输入电压值和变压电路的输出电压值的比较结果为Vcomp,其中,变压电路的输入电压值大于或等于变压电路的输出电压值时Vcomp为高电平,变压电路的输入电压值小于变压电路的输出电压值时,Vcomp为低电平。Q4和Q1分别为第四开关管和第一开关管的导通和关断状态,其中,高电平为导通,低电平为关断。如图4所示,在t4时刻之前,由于变压电路的输入电压一直小于输出电压(Vcomp为低电平),此时,变压电路正常工作于升压放电模式,常通开关管(也即,第一开关管Q1)一直处于导通状态(高电平)。在t5时刻时,由于变压电路的输入电压大于或等于输出电压(此时Vcomp为高电平),且第一采样电流值I1大于或等于第一电流参考值Iref1(此时Icomp1为高电平),则控制电路关断常通开关管(也即,第一开关管Q1处于低电平)。在t6时刻时,复位信号(reset信号和clk信号同时为高电平)指示控制电路重新导通常通开关管(也即,第一开关管Q1重新处于高电平)。图4中的t7时刻和t8时刻的控制逻辑与t5时刻和t6时刻一致,在此不再赘述。图4所示出的仅仅是本申请提供的一种实施方式的控制逻辑,它可以适用于系统并未完全排除故障,但为避免系统掉电时间(也即,负载和电源断开电气连接的时间)过长进而拉死整个供电系统,所以可以通过复位信号临时恢复电源和负载的电气连接,可以理解,在t6时刻之后的t7时刻,控制电路可以再次关断常通开关管(也即,第一开关管Q1)。图4在t6时刻所示的控制逻辑也可以适用于系统为了适应负载端阻抗的变化将变压电路调整为降压放电的供电模式,或者变压电路本身工作在降压放电的供电模式时,中控系统可以向电压转换装置发送相应的复位信号,此时,主开关管为第一开关管Q1,第四开关管Q4为常断管(与图4中不同,t6时刻之后Q4的电平为低电平)。可以看出,在t6时刻之后时刻(例如,t7时刻和t8时刻),可以通过复位信号控制第一开关管Q1的导通和关断波形为主开关管的导通和关断波形,本申请提供的控制逻辑,也可以适用于变压电路处于降压放电的供电模式。
在一些可行的实施方式中,控制电路可包括控制电路包括比较模块和逻辑控制模块。请参见图5,图5是本申请实施例提供的控制电路的结构示意图。如图5所示,控制电路20包括比较模块201和逻辑控制模块202,比较模块201的输入端连接变压电路的输入端、变压电路的输出端和第一采样点,比较模块201的输出端通过逻辑控制模块202连接常通开关管的控制端。这里,第一采样点包括变压电路的输入端、变压电路的输出端、电感L的输出端和/或电感L的输入端。这里的比较模块201用于基于变压电路的输入电压值Vin和变压电路的输出电压值Vout的大小关系输出电压比较信号(例如,图4中的Vcomp)。这里的比较模块201还用于基于第一采样电流值I1和第一电流参考值Iref1的大小关系输出第一电流比较信号(例如,图4中的Icomp1)。这里,第一采样电流值I1为第一采样点的电流值。这里的逻辑控制模块202用于基于电压比较信号和第一电流比较信号控制常通开关管导通或关断。
在本申请中,比较模块201(这里,比较模块201可以由比较电路或具有比较功能的电路组成)可以基于变压电路的输入电压Vin和输出电压Vout的大小关系输出电压比较信号,还可以基于第一采样电流值I1和第一电流参考值Iref1的大小关系输出第一电流比较信号。逻辑控制模块202(这里,逻辑控制模块202可以由逻辑控制电路20(例如,与门电路、与非门电路等)或具有逻辑判断功能的电路组成)可以基于电压比较信号和第一电流比较信号控制常通开关管导通或关断。可以理解,电压转换装置可以基于第一采样电流值I1和第一电流参考值Iref1的关系,判断供电系统的运行状态。在供电系统正常运行(例如,变压电路的输入电压Vin小于输出电压Vout)时,电压转换装置可以维持导通变压电路中的常通开关管,以保持电源和负载的电气连接。在供电系统发生故障(例如,短路故障或者负载过大)导致变压电路的输入电压Vin小于或等于输出电压Vout且供电系统中的电流过大时,电压转换装置可以关断变压电路中的常通开关管,以切断电源和负载的电气连接。同时可以理解,电压转换装置可以在供电系统的故障排除后(例如,变压电路的输入电压小于输出电压)或者供电系统中的电流值处于安全范围时,重新导通常通开关管,及时恢复电源和负载的电气连接,避免因电源和负载长时间断开导致负载端(或电源端)掉电,保证系统平稳运行,控制简便,响应迅速,适用性强,控制效率高。
采用本申请,电压转换装置可以在供电系统正常运行(例如,变压电路的输入电压小于输出电压)时,维持导通变压电路中的常通开关管,以保持电源和负载的电气连接。电压转换装置可以在供电系统发生故障导致变压电路的输入电压小于或等于输出电压且供电系统中的电流过大时,及时关断常通开关管,以切断电源和负载的电气连接。电压转换装置也可以在供电系统的故障排除后或者供电系统中的电流值处于安全范围时,重新导通常通开关管,及时恢复电源和负载的电气连接,避免因电源和负载长时间断开导致负载端(或电源端)掉电。电压转换装置可以在提高系统安全性的同时,保证系统平稳运行,控制简便,响应迅速,适用性强,控制效率高。
在一些可行的实施方式中,这里的比较模块201还可以(通过例如获取、采集、接收、检测或者存储等方式)得到基于第一采样电流值I1、第一电流复位值Irec1和第一电流参考值Iref1。这里,比较模块201还可以基于第一采样电流值I1、第一电流复位值Irec1和第一电流参考值Iref1的大小关系输出第一电流比较信号。进而逻辑控制模块(这里,逻辑控制模块可以由逻辑控制电路(例如,与门电路、与非门电路等)或具有逻辑判断功能的电路组成)可以基于电压比较信号和第一电流比较信号控制常通开关管导通或关断。也就是说,这里的电压转换装置可以在供电系统的故障排除后或者供电系统中的电流值处于安全范围(例如,第一采样电流值I1小于或等于第一电流复位值Irec1)时,重新导通常通开关管,及时恢复电源和负载的电气连接,避免因电源和负载长时间断开导致负载端(或电源端)掉电,保证系统平稳运行,控制简便,响应迅速,适用性强,控制效率高。
为了更直观地表述控制电路的控制逻辑,请一并结合图6,图6是本申请实施例提供的电压转换装置的另一控制逻辑示意图。为表述方便,图6仅以变压电路进行升压放电,通过电源为负载进行供电,也即第四开关管Q4为主开关管,第一开关管Q1为常通开关管的情况进行说明。如图6所示,第一采样电流值I1和第一电流参考值Iref1的比较结果为Icomp1,其中,第一采样电流值I1大于或等于第一电流参考值Iref1时Icomp1为高电平,第一采样电流值I1小于第一电流参考值Iref1时,Icomp为低电平。在图6中,第一电流复位值为Irec1,变压电路的输入电压值和变压电路的输出电压值的比较结果为Vcomp,其中,变压电路的输入电压值大于或等于变压电路的输出电压值时Vcomp为高电平,变压电路的输入电压值小于变压电路的输出电压值时,Vcomp为低电平。Q4和Q1分别为第四开关管和第一开关管的导通和关断状态,其中,高电平为导通,低电平为关断。如图4所示,在t4时刻之前,由于变压电路的输入电压一直小于输出电压(Vcomp为低电平),此时,变压电路正常工作于升压放电模式,常通开关管(也即,第一开关管Q1)一直处于导通状态(高电平)。在t5时刻时,由于变压电路的输入电压大于或等于输出电压(此时Vcomp为高电平),且第一采样电流值I1大于或等于第一电流参考值Iref1(此时Icomp1为高电平),则控制电路关断常通开关管(也即,第一开关管Q1处于低电平)。在t6时刻时,由于第一采样电流值I1小于或等于第一电流复位值Irec1,控制电路重新导通常通开关管(也即,第一开关管Q1重新处于高电平)。图6中的t8时刻和t9时刻的控制逻辑与t5时刻和t6时刻一致,在此不再赘述。图6所示出的仅仅是本申请提供的一种实施方式的控制逻辑,它可以适用于系统并未完全排除故障,但为避免系统掉电时间(也即,负载和电源断开电气连接的时间)过长进而拉死整个供电系统,所以可以通过复位信号临时恢复电源和负载的电气连接,可以理解,在t6时刻之后的t8时刻,控制电路可以再次关断常通开关管(也即,第一开关管Q1)。
在一些可行的实施方式中,变压电路可以根据应用场景切换多种供电模式(例如,升压放电、降压放电、升压充电和降压充电等)。外部中控系统可以直接或者通过驱动电路为变压电路的开关管提供不同的驱动信号,以控制变压电路处于不同的供电模式。例如,当外部中控系统以第四开关管Q4为主开关管,并输入相应的主开关管的驱动信号时,变压电路为升压放电模式,通过电源为负载供电,此时,第一开关管Q1作为常通开关管。又例如,当外部中控系统以第二开关管Q2为主开关管,并输入相应的主开关管的驱动信号时,变压电路为升压充电模式,通过负载为电源供电,此时,第三开关管Q3作为常通开关管。这里,电压转换装置可以基于外部中控系统输入的主开关管的驱动信号,确认变压电路的供电模式,进而在变压电路处于不同的供电模式时,控制当前供电模式下的常通开关管的导通或关断,控制简便,响应迅速,适用性强。
具体请参见图7,图7是本申请实施例提供的电压转换装置的另一结构示意图。如图7所示,控制电路30可以包括比较模块301和逻辑控制模块302,这里的逻辑控制模块302可以连接变压电路中第一开关管Q1的控制端和/或第三开关管Q3的控制端。这里,比较模块301的输入端可连接变压电路的输入端、变压电路的输出端、第一采样点和第二采样点。这里,第二采样点包括变压电路的输入端、变压电路的输出端、电感L的输出端和/或电感L的输入端。这里的比较模块301还用于基于第二采样电流值I2和第二电流参考值Iref2的大小关系输出第二电流比较信号。这里,第二采样电流值I2为第二采样点的电流值。可以理解,在变压电路采用升压放电的模式将电源的电压升高至与负载匹配的电压为负载供电的过程中,变压电路中的第一开关管Q1作为常通开关管,第四开关管Q4作为主开关管。在变压电路采用升压充电的模式将负载的电压升高至与电源匹配的电压为电源供电的过程中,变压电路中的第三开关管Q3作为常通开关管,第二开关管Q2作为主开关管。
进一步可以理解,在一些应用场景中(例如,变压电路的供电模式转换比较频繁的场景中),比较模块不仅可以基于第一采样电流值I1和第一电流参考值Iref1的大小关系输出第一电流比较信号,还可以基于第二采样电流值I2和第二电流参考值Iref2的大小关系输出第二电流比较信号。这里,第一采样电流值I1可以是针对第一开关管Q1作为常通开关管设置的第一采样点的电流值,第二采样电流值I2是针对第三开关管Q3作为常通开关管设置的第二采样点的电流值。这里,第一采样电流值I1也可以是针对第三开关管Q3作为常通开关管设置的第一采样点的电流值,第二采样电流值I2是针对第一开关管Q1作为常通开关管设置的第二采样点的电流值,具体可以根据应用场景确定。也就是说,当变压电路处于某一种供电模式(例如,升压放电模式或者升压充电模式)时,如果供电系统出现故障(例如,负载端短路或者过载等,或者电源端短路或者过载等),导致变压电路的实际输出电压Vout小于或等于变压电路的输入电压Vin,且供电系统中的电流过大(例如,第一采样电流值I1大于或等于第一电流参考值Iref1,或者第二采样电流值I2大于或等于第二电流参考值Iref2)时,电压转换装置可以关断变压电路中的常通开关管(例如,第一开关管Q1,或者第三开关管Q3),以切断电源和负载的电气连接。
采用本申请,电压转换装置可以基于变压电路的输入电压Vin和输出电压Vout的大小关系,同时基于第一采样电流值I1和第一电流参考值Iref1的关系以及第二采样电流值I2和第二电流参考值Iref2的关系,判断供电系统的运行状态。在变压电路采用不同的供电模式时,如果供电系统发生故障导致变压电路的输入电压Vin小于或等于输出电压Vout且供电系统中的电流过大,电压转换装置可以关断变压电路中在当前供电模式下的常通开关管,以切断电源和负载的电气连接,提高系统的安全性,响应迅速,结构简单,控制方法简便,适用性强,延长元件使用寿命,降低成本。
在一些可行的实施方式中,比较模块301还用于基于第二采样电流值I2、第二电流复位值Irec2和第二电流参考值Iref2的大小关系输出第二电流比较信号。这里,第二电流复位值Irec2小于第二电流参考值Iref2。可以理解,在变压电路的供电模式转换比较频繁的场景或者其他应用场景中,比较模块301不仅可以基于第一采样电流值I1、第一电流参考值Iref1和第一电流复位值Irec1的大小关系输出第一电流比较信号,还可以基于第二采样电流值I2、第二电流参考值Iref2和第二电流复位值Irec2的大小关系输出第二电流比较信号。这里,第一采样电流值I1可以是针对第一开关管Q1作为常通开关管设置的第一采样点的电流值,第二采样电流值I2是针对第三开关管Q3作为常通开关管设置的第二采样点的电流值。这里,第一采样电流值I1也可以是针对第三开关管Q3作为常通开关管设置的第一采样点的电流值,第二采样电流值I2是针对第一开关管Q1作为常通开关管设置的第二采样点的电流值,具体可以根据应用场景确定。也就是说,当变压电路处于某一种供电模式(例如,升压放电模式或者升压充电模式)时,如果供电系统故障已经被排除或者供电系统中的电流值处于安全范围(例如,第一采样电流值I1小于或等于第一电流复位值Irec1,或者第二采样电流值I2小于或等于第二电流复位值Irec2)时,电压转换装置可以重新导通变压电路中的常通开关管(例如,第一开关管Q1,或者第三开关管Q3),及时恢复电源和负载的电气连接,避免因电源和负载长时间断开导致负载端(或电源端)掉电,保证系统平稳运行,控制简便,响应迅速,适用性强,控制效率高。
在一些可行的实施方式中,逻辑控制模块可包括锁存复位单元和驱动控制单元。具体请参见图8,图8是本申请实施例提供的电压转换装置的另一结构示意图。如图8所示,控制电路40的逻辑控制模块402可包括锁存复位单元4021和驱动控制单元4022。这里,比较模块401的输出端可通过锁存复位单元4021连接驱动控制单元4022。这里的锁存复位单元4021用于基于电压比较信号和目标电流比较信号输出目标使能控制信号。这里,目标电流比较信号和目标使能控制信号为第一电流比较信号和第一使能控制信号,或者为第二电流比较信号和第二使能控制信号。这里的驱动控制单元4022用于基于目标使能控制信号和外部中控系统输入的目标常通开关管的驱动信号,控制目标常通开关管导通或关断。这里,目标使能控制信号和目标常通开关管为第一使能控制信号和第一开关管Q1,或者为第二使能控制信号和第三开关管Q3。可以理解,电压转换装置可以基于电压比较信号和目标电流比较信号(例如,第一采样电流值I1、第一电流参考值Iref1和第一电流复位值Irec1的大小关系,或者第二采样电流值I2、第二电流参考值Iref2和第二电流复位值Irec2的大小关系),判断供电系统的运行状态。在供电系统正常运行(例如,变压电路的输入电压Vin小于输出电压Vout)时,电压转换装置可以输出目标使能控制信号(例如,第一使能控制信号或者第二使能控制信号),维持导通变压电路中的常通开关管(例如,第一开关管Q1或者第三开关管Q3),以保持电源和负载的电气连接。在供电系统发生故障(例如,短路故障或者负载过大)导致变压电路的输入电压Vin小于或等于输出电压Vout且供电系统中的电流过大(例如,第一采样电流值I1大于或等于第一电流参考值Iref1,或者第二采样电流值I2大于或等于第二电流参考值Iref2)时,电压转换装置可以输出目标使能控制信号(例如,第一使能控制信号或者第二使能控制信号),关断变压电路中的常通开关管(例如,第一开关管Q1或者第三开关管Q3),以切断电源和负载的电气连接。同时可以理解,电压转换装置可以在供电系统的故障排除后(例如,变压电路的输入电压Vin小于输出电压Vout)或者供电系统中的电流值处于安全范围(例如,第一采样电流值I1小于或等于第一电流复位值Irec1,或者第二采样电流值I2小于或等于第二电流复位值Irec2)时,电压转换装置可以输出目标使能控制信号(例如,第一使能控制信号或者第二使能控制信号),重新导通常通开关管,及时恢复电源和负载的电气连接,避免因电源和负载长时间断开导致负载端(或电源端)掉电,保证系统平稳运行,控制简便,响应迅速,适用性强,控制效率高。
在一些可行的实施方式中,锁存复位单元4021还用于基于电压比较信号、目标电流比较信号和外部中控系统的复位信号输出目标使能控制信号。可以理解,当外部中控系统判断供电系统的故障已经被排除,或者为了适应负载端(或者电源端)阻抗的变化将变压电路调整为降压放电(或者降压充电)的供电模式,或者变压电路本身工作在降压放电(或者降压充电)的供电模式时,中控系统可以向电压转换装置发送相应的复位信号,当锁存复位单元4021获取、接收或者检测到外部中控系统的复位信号时,可以基于电压比较信号、目标电流比较信号和外部中控系统的复位信号输出目标使能控制信号,重新导通常通开关管(或者基于降压放电或降压充电供电模式维持常通开关管导通或关断状态),及时恢复电源和负载的电气连接,避免因电源和负载长时间断开导致负载端(或电源端)掉电,保证系统平稳运行,控制简便,响应迅速,适用性强,控制效率高。
在一些可行的实施方式中,请一并参见图9,图9是本申请实施例提供的基站供电系统的结构示意图。如图9所示,基站供电系统还包括电源和电压转换装置,这里的电压转换装置适用于上述图2至图8所示的任一供电系统或者供电系统中的电压转换装置,图9中仅以图2所示的电压转换装置为例作为说明。可以理解,在图9所示的基站供电系统中,多个电压转换装置(例如,电压转换装置a-电压转换装置n)中的各个变压电路和多个电压转换装置中的各个控制电路一一对应,电源通过多个电压转换装置中的各个变压电路并联后连接负载。
采用本申请,在基站供电系统发生故障导致多个电压转换装置中的某个电压转换装置中的变压电路的输入电压Vin小于或等于输出电压Vout且供电系统中的电流过大时,该电压转换装置可以及时关断常通开关管,以切断该电压转换装置部分电源和负载的电气连接,可在丰富应用场景的同时,提高系统的安全性,延长元件使用寿命,降低成本。
在本申请中,电压转换装置和基站供电系统中功能模块的组成方式多样、灵活,可适应不同的供电环境,提高供电系统的应用场景的多样性,增强供电系统的适应性。同时,上述图2至图9所示的任一供电系统或者电压转换装置,都可以在供电系统发生故障导致变压电路的输入电压小于或等于输出电压且供电系统中的电流过大时,及时关断常通开关管,以切断电源和负载的电气连接,提高系统的安全性,响应迅速,结构简单,控制方法简便,适用性强,延长元件使用寿命,降低成本。为方便描述,下面将以图2所示的供电系统的结构对本申请实施例提供的控制方法进行示例说明。
请参见图10,图10是本申请提供的控制方法的流程示意图。本申请提供的控制方法适用于电压转换装置,电压转换装置控制电路和变压电路,变压电路的两端分别连接电源和负载,控制电路连接变压电路的常通开关管的控制端,常通开关管为第一开关管或第三开关管,该控制方法也适用于上述图1至图7所示的任一供电系统或者供电系统中的电压转换装置。
如图10所示,本申请提供的控制方法包括如下步骤:
S701:检测变压电路的输入电压值、变压电路的输出电压值和第一采样电流值。
S702:当变压电路的输入电压值大于或等于变压电路的输出电压值,且第一采样电流值大于或等于第一电流参考值时,关断常通开关管。
在本申请提供的实施方式中,电压转换装置可以基于变压电路的输入电压和输出电压的大小关系,同时基于第一采样电流值和第一电流参考值的关系,判断供电系统的运行状态。在供电系统发生故障导致变压电路的输入电压小于或等于输出电压且供电系统中的电流过大(例如,第一采样电流值大于或等于第一电流参考值)时,电压转换装置可以关断变压电路中的常通开关管,以切断电源和负载的电气连接。这里,电压转换装置中的控制电路可以在变压电路的输入电压值大于或等于变压电路的输出电压值,且变压电路的第一采样电流值大于或等于第一电流参考值时,关断常通开关管,以断开负载和电源的电气连接。这里,第一采样电流值可以包括变压电路的输入电流值、变压电路的输出电流值、电感的输入电流值和/或电感的输出电流值。
采用本申请,电压转换装置可以在供电系统发生故障导致变压电路的输入电压小于或等于输出电压且供电系统中的电流过大时,及时关断常通开关管,以切断电源和负载的电气连接,提高系统的安全性,响应迅速,结构简单,控制方法简便,适用性强,延长元件使用寿命,降低成本。
在一些可行的实施方式中,在执行步骤S702中关断常通开关管之后,方法还可包括:当输入电压值小于输出电压值,或者第一采样电流值小于或等于第一电流复位值时,重新导通常通开关管。这里,第一电流复位值小于第一电流参考值。这里,电压转换装置可以在供电系统的故障排除后或者供电系统中的电流值处于安全范围(例如,第一采样电流值小于或等于第一电流复位值)时,重新导通常通开关管,及时恢复电源和负载的电气连接,避免因电源和负载长时间断开导致负载端(或电源端)掉电,保证系统平稳运行,控制简便,响应迅速,适用性强,控制效率高。
在一些可行的实施方式中,在执行步骤S702中关断常通开关管之后,方法还可包括:基于外部中控系统的复位信号指示重新导通常通开关管。这里,当外部中控系统判断供电系统的故障已经被排除,或者为了适应负载端(或者电源端)阻抗的变化将变压电路调整为降压放电(或者降压充电)的供电模式,或者变压电路本身工作在降压放电(或者降压充电)的供电模式时,中控系统可以向电压转换装置发送相应的复位信号,当电压转换装置获取、接收或者检测到外部中控系统的复位信号时,可以基于外部中控系统的复位信号的指示重新导通常通开关管(或者基于降压放电或降压充电供电模式维持常通开关管导通或关断状态),及时恢复电源和负载的电气连接,避免因电源和负载长时间断开导致负载端(或电源端)掉电,保证系统平稳运行,控制简便,响应迅速,适用性强,控制效率高。
在一些可行的实施方式中,在执行步骤S701中检测变压电路的输入电压值、变压电路的输出电压值和第一采样电流值之后,方法还包括:基于变压电路的输入电压值和变压电路的输出电压值的大小关系输出电压比较信号。基于第一采样电流值和第一电流参考值的大小关系输出第一电流比较信号。这里,第一采样电流值为第一采样点的电流值。基于电压比较信号和第一电流比较信号控制常通开关管导通或关断。
在本申请中,比较模块(这里,比较模块可以由比较电路或具有比较功能的电路组成)可以基于变压电路的输入电压和输出电压的大小关系输出电压比较信号,还可以基于第一采样电流值和第一电流参考值的大小关系输出第一电流比较信号。逻辑控制模块(这里,逻辑控制模块可以由逻辑控制电路(例如,与门电路、与非门电路等)或具有逻辑判断功能的电路组成)可以基于电压比较信号和第一电流比较信号控制常通开关管导通或关断。可以理解,电压转换装置可以基于第一采样电流值和第一电流参考值的关系,判断供电系统的运行状态。在供电系统正常运行(例如,变压电路的输入电压小于输出电压)时,电压转换装置可以维持导通变压电路中的常通开关管,以保持电源和负载的电气连接。在供电系统发生故障(例如,短路故障或者负载过大)导致变压电路的输入电压小于或等于输出电压且供电系统中的电流过大时,电压转换装置可以关断变压电路中的常通开关管,以切断电源和负载的电气连接。同时可以理解,电压转换装置可以在供电系统的故障排除后(例如,变压电路的输入电压小于输出电压)或者供电系统中的电流值处于安全范围时,重新导通常通开关管,及时恢复电源和负载的电气连接,避免因电源和负载长时间断开导致负载端(或电源端)掉电,保证系统平稳运行,控制简便,响应迅速,适用性强,控制效率高。
采用本申请,电压转换装置可以在供电系统正常运行(例如,变压电路的输入电压小于输出电压)时,维持导通变压电路中的常通开关管,以保持电源和负载的电气连接。电压转换装置可以在供电系统发生故障导致变压电路的输入电压小于或等于输出电压且供电系统中的电流过大时,及时关断常通开关管,以切断电源和负载的电气连接。电压转换装置也可以在供电系统的故障排除后或者供电系统中的电流值处于安全范围时,重新导通常通开关管,及时恢复电源和负载的电气连接,避免因电源和负载长时间断开导致负载端(或电源端)掉电。电压转换装置可以在提高系统安全性的同时,保证系统平稳运行,控制简便,响应迅速,适用性强,控制效率高。
在一些可行的实施方式中,基于第一采样电流值和第一电流参考值的大小关系输出第一电流比较信号,包括:基于第一采样电流值、第一电流复位值和第一电流参考值的大小关系输出第一电流比较信号。可以理解,这里的比较模块还可以基于第一采样电流值、第一电流复位值和第一电流参考值的大小关系输出第一电流比较信号。进而逻辑控制模块(这里,逻辑控制模块可以由逻辑控制电路(例如,与门电路、与非门电路等)或具有逻辑判断功能的电路组成)可以基于电压比较信号和第一电流比较信号控制常通开关管导通或关断。也就是说,这里的电压转换装置可以在供电系统的故障排除后或者供电系统中的电流值处于安全范围(例如,第一采样电流值小于或等于第一电流复位值)时,重新导通常通开关管,及时恢复电源和负载的电气连接,避免因电源和负载长时间断开导致负载端(或电源端)掉电,保证系统平稳运行,控制简便,响应迅速,适用性强,控制效率高。
在一些可行的实施方式中,在执行步骤S701中检测变压电路的输入电压值、变压电路的输出电压值和第一采样电流值之后,方法还包括:检测第二采样电流值。这里,第二采样电流值包括变压电路的输入电流值、变压电路的输出电流值、电感的输入电流值和/或电感的输出电流值。基于第二采样电流值和第二电流参考值的大小关系输出第二电流比较信号。这里,第二采样电流值为第二采样点的电流值。可以理解,在变压电路采用升压放电的模式将电源的电压升高至与负载匹配的电压为负载供电的过程中,变压电路中的第一开关管作为常通开关管,第四开关管作为主开关管。在变压电路采用升压充电的模式将负载的电压升高至与电源匹配的电压为电源供电的过程中,变压电路中的第三开关管作为常通开关管,第二开关管作为主开关管。在变压电路的供电模式转换比较频繁的场景或者其他应用场景中,比较模块不仅可以基于第一采样电流值和第一电流参考值的大小关系输出第一电流比较信号,还可以基于第二采样电流值和第二电流参考值的大小关系输出第二电流比较信号。这里,第一采样电流值可以是针对第一开关管作为常通开关管设置的第一采样点的电流值,第二采样电流值是针对第三开关管作为常通开关管设置的第二采样点的电流值。这里,第一采样电流值也可以是针对第三开关管作为常通开关管设置的第一采样点的电流值,第二采样电流值是针对第一开关管作为常通开关管设置的第二采样点的电流值,具体可以根据应用场景确定。也就是说,当变压电路处于某一种供电模式(例如,升压放电模式或者升压充电模式)时,如果供电系统出现故障(例如,负载端短路或者过载等,或者电源端短路或者过载等),导致变压电路的实际输出电压小于或等于变压电路的输入电压,且供电系统中的电流过大(例如,第一采样电流值大于或等于第一电流参考值,或者第二采样电流值大于或等于第二电流参考值)时,电压转换装置可以关断变压电路中的常通开关管(例如,第一开关管,或者第三开关管),以切断电源和负载的电气连接。
采用本申请,电压转换装置可以基于变压电路的输入电压和输出电压的大小关系,同时基于第一采样电流值和第一电流参考值的关系以及第二采样电流值和第二电流参考值的关系,判断供电系统的运行状态。在变压电路采用不同的供电模式时,如果供电系统发生故障导致变压电路的输入电压小于或等于输出电压且供电系统中的电流过大,电压转换装置可以关断变压电路中在当前供电模式下的常通开关管,以切断电源和负载的电气连接,提高系统的安全性,响应迅速,结构简单,控制方法简便,适用性强,延长元件使用寿命,降低成本。
在一些可行的实施方式中,基于第二采样电流值和第二电流参考值的大小关系输出第二电流比较信号,包括:基于第二采样电流值、第二电流复位值和第二电流参考值的大小关系输出第二电流比较信号。这里,第二电流复位值小于第二电流参考值。可以理解,在变压电路的供电模式转换比较频繁的场景或者其他应用场景中,比较模块不仅可以基于第一采样电流值、第一电流参考值和第一电流复位值的大小关系输出第一电流比较信号,还可以基于第二采样电流值、第二电流参考值和第二电流复位值的大小关系输出第二电流比较信号。这里,第一采样电流值可以是针对第一开关管作为常通开关管设置的第一采样点的电流值,第二采样电流值是针对第三开关管作为常通开关管设置的第二采样点的电流值。这里,第一采样电流值也可以是针对第三开关管作为常通开关管设置的第一采样点的电流值,第二采样电流值是针对第一开关管作为常通开关管设置的第二采样点的电流值,具体可以根据应用场景确定。也就是说,当变压电路处于某一种供电模式(例如,升压放电模式或者升压充电模式)时,如果供电系统故障已经被排除或者供电系统中的电流值处于安全范围(例如,第一采样电流值小于或等于第一电流复位值,或者第二采样电流值小于或等于第二电流复位值)时,电压转换装置可以重新导通变压电路中的常通开关管(例如,第一开关管,或者第三开关管),及时恢复电源和负载的电气连接,避免因电源和负载长时间断开导致负载端(或电源端)掉电,保证系统平稳运行,控制简便,响应迅速,适用性强,控制效率高。
在一些可行的实施方式中,在执行步骤S701中检测变压电路的输入电压值、变压电路的输出电压值和第一采样电流值之后,方法还包括:基于电压比较信号和目标电流比较信号输出目标使能控制信号。这里,目标电流比较信号和目标使能控制信号为第一电流比较信号和第一使能控制信号,或者为第二电流比较信号和第二使能控制信号。基于目标使能控制信号和外部中控系统输入的目标常通开关管的驱动信号,控制目标常通开关管导通或关断。这里,目标使能控制信号和目标常通开关管为第一使能控制信号和第一开关管,或者为第二使能控制信号和第三开关管。可以理解,电压转换装置可以基于电压比较信号和目标电流比较信号(例如,第一采样电流值、第一电流参考值和第一电流复位值的大小关系,或者第二采样电流值、第二电流参考值和第二电流复位值的大小关系),判断供电系统的运行状态。在供电系统正常运行(例如,变压电路的输入电压小于输出电压)时,电压转换装置可以输出目标使能控制信号(例如,第一使能控制信号或者第二使能控制信号),维持导通变压电路中的常通开关管(例如,第一开关管或者第三开关管),以保持电源和负载的电气连接。在供电系统发生故障(例如,短路故障或者负载过大)导致变压电路的输入电压小于或等于输出电压且供电系统中的电流过大(例如,第一采样电流值大于或等于第一电流参考值,或者第二采样电流值大于或等于第二电流参考值)时,电压转换装置可以输出目标使能控制信号(例如,第一使能控制信号或者第二使能控制信号),关断变压电路中的常通开关管(例如,第一开关管或者第三开关管),以切断电源和负载的电气连接。同时可以理解,电压转换装置可以在供电系统的故障排除后(例如,变压电路的输入电压小于输出电压)或者供电系统中的电流值处于安全范围(例如,第一采样电流值小于或等于第一电流复位值,或者第二采样电流值小于或等于第二电流复位值)时,电压转换装置可以输出目标使能控制信号(例如,第一使能控制信号或者第二使能控制信号),重新导通常通开关管,及时恢复电源和负载的电气连接,避免因电源和负载长时间断开导致负载端(或电源端)掉电,保证系统平稳运行,控制简便,响应迅速,适用性强,控制效率高。
在一些可行的实施方式中,基于电压比较信号和目标电流比较信号输出目标使能控制信号,包括:基于电压比较信号、目标电流比较信号和外部中控系统的复位信号输出目标使能控制信号。可以理解,当外部中控系统判断供电系统的故障已经被排除,或者为了适应负载端(或者电源端)阻抗的变化将变压电路调整为降压放电(或者降压充电)的供电模式,或者变压电路本身工作在降压放电(或者降压充电)的供电模式时,中控系统可以向电压转换装置发送相应的复位信号,当锁存复位单元获取、接收或者检测到外部中控系统的复位信号时,可以基于电压比较信号、目标电流比较信号和外部中控系统的复位信号输出目标使能控制信号,重新导通常通开关管(或者基于降压放电或降压充电供电模式维持常通开关管导通或关断状态),及时恢复电源和负载的电气连接,避免因电源和负载长时间断开导致负载端(或电源端)掉电,进一步保证系统平稳运行,控制简便,响应迅速,适用性强。
在本申请中,电压转换装置可以在供电系统发生故障导致变压电路的输入电压小于或等于输出电压且供电系统中的电流过大时,及时关断常通开关管,以切断电源和负载的电气连接,提高系统的安全性,响应迅速,结构简单,控制方法简便,适用性强,延长元件使用寿命,降低成本。
以上所述,仅为本发明的具体实施方式,但本发明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发明揭露的技术范围内,可轻易想到变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (20)

1.一种电压转换装置,其特征在于,所述电压转换装置包括控制电路和变压电路,所述变压电路包括第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管和电感,所述第一开关管和所述第二开关管串联于第一桥臂中点,所述第三开关管和所述第四开关管串联于第二桥臂中点,所述电感连接所述第一桥臂中点和所述第二桥臂中点;所述变压电路的两端分别连接电源和负载,所述控制电路连接所述变压电路的常通开关管的控制端,所述常通开关管为所述第一开关管或所述第三开关管;
所述控制电路用于在所述变压电路的输入电压值大于或等于所述变压电路的输出电压值,且所述变压电路的第一采样电流值大于或等于第一电流参考值时,关断所述常通开关管。
2.根据权利要求1所述的电压转换装置,其特征在于,所述第一采样电流值包括所述变压电路的输入电流值、所述变压电路的输出电流值、所述电感的输入电流值和/或所述电感的输出电流值。
3.根据权利要求1或2所述的电压转换装置,其特征在于,所述控制电路还用于在关断所述常通开关管之后,在所述输入电压值小于所述输出电压值,或者所述第一采样电流值小于或等于第一电流复位值时,重新导通所述常通开关管,其中,所述第一电流复位值小于所述第一电流参考值。
4.根据权利要求1-3任一项所述的电压转换装置,其特征在于,所述控制电路还用于在关断所述常通开关管之后,基于外部中控系统的复位信号指示重新导通所述常通开关管。
5.根据权利要求4所述的电压转换装置,其特征在于,所述控制电路包括比较模块和逻辑控制模块,所述比较模块的输入端连接所述变压电路的输入端、所述变压电路的输出端和第一采样点,所述比较模块的输出端通过所述逻辑控制模块连接所述常通开关管的控制端,其中,所述第一采样点包括所述变压电路的输入端、所述变压电路的输出端、所述电感的输出端和/或所述电感的输入端;
所述比较模块用于基于所述变压电路的输入电压值和所述变压电路的输出电压值的大小关系输出电压比较信号;
所述比较模块还用于基于所述第一采样电流值和所述第一电流参考值的大小关系输出第一电流比较信号,其中,所述第一采样电流值为所述第一采样点的电流值;
所述逻辑控制模块用于基于所述电压比较信号和所述第一电流比较信号控制所述常通开关管导通或关断。
6.根据权利要求5所述的电压转换装置,其特征在于,所述比较模块还用于基于第一采样电流值、第一电流复位值和第一电流参考值的大小关系输出第一电流比较信号。
7.根据权利要求6所述的电压转换装置,其特征在于,所述变压电路基于所述外部中控系统输入的主开关管的驱动信号通过所述电源为所述负载供电时,所述第四开关管为所述主开关管,所述第一开关管为所述常通开关管;
所述变压电路基于所述外部中控系统输入的主开关管的驱动信号通过所述负载为所述电源供电时,所述第二开关管为所述主开关管,所述第三开关管为所述常通开关管。
8.根据权利要求7所述的电压转换装置,其特征在于,所述比较模块的输入端连接所述变压电路的输入端、所述变压电路的输出端、所述第一采样点和第二采样点,其中,所述第二采样点包括所述变压电路的输入端、所述变压电路的输出端、所述电感的输出端和/或所述电感的输入端;
所述比较模块还用于基于所述第二采样电流值和第二电流参考值的大小关系输出第二电流比较信号,其中,所述第二采样电流值为所述第二采样点的电流值。
9.根据权利要求8所述的电压转换装置,其特征在于,所述比较模块还用于基于所述第二采样电流值、第二电流复位值和第二电流参考值的大小关系输出第二电流比较信号,其中,所述第二电流复位值小于所述第二电流参考值。
10.根据权利要求9所述的电压转换装置,其特征在于,所述逻辑控制模块包括锁存复位单元和驱动控制单元,所述比较模块的输出端通过所述锁存复位单元连接所述驱动控制单元;
所述锁存复位单元用于基于所述电压比较信号和目标电流比较信号输出目标使能控制信号,其中,所述目标电流比较信号和所述目标使能控制信号为所述第一电流比较信号和第一使能控制信号,或者为所述第二电流比较信号和第二使能控制信号;
所述驱动控制单元用于基于所述目标使能控制信号和所述外部中控系统输入的目标常通开关管的驱动信号,控制所述目标常通开关管导通或关断,其中,所述目标使能控制信号和所述目标常通开关管为所述第一使能控制信号和所述第一开关管,或者为所述第二使能控制信号和所述第三开关管。
11.根据权利要求10所述的电压转换装置,其特征在于,所述锁存复位单元还用于基于所述电压比较信号、所述目标电流比较信号和所述外部中控系统的所述复位信号输出所述目标使能控制信号。
12.一种基站供电系统,其特征在于,所述基站供电系统包括电压转换装置、电源和基站,所述电压转换装置包括变压电路和控制电路,所述变压电路包括多个开关管和电感,所述电源通过所述变压电路连接所述基站,所述控制电路连接所述变压电路中所述多个开关管中的常通开关管的控制端。
13.根据权利要求12所述的基站供电系统,其特征在于,所述基站供电系统包括多个所述电压转换装置,所述多个电压转换装置中的各个所述变压电路和所述多个电压转换装置中的各个所述控制电路一一对应,所述电源通过所述多个电压转换装置中的各个所述变压电路并联后连接所述基站。
14.一种电压转换装置的控制方法,其特征在于,所述方法适用于电压转换装置,所述电压转换装置包括变压电路和控制电路,所述变压电路包括多个开关管和电感,所述电源通过所述变压电路连接负载,所述控制电路连接所述变压电路中所述多个开关管中的常通开关管的控制端,所述方法包括:
检测所述变压电路的输入电压值、所述变压电路的输出电压值和第一采样电流值;
当所述变压电路的输入电压值大于或等于所述变压电路的输出电压值,且所述第一采样电流值大于或等于第一电流参考值时,关断所述常通开关管。
15.根据权利要求14所述的控制方法,其特征在于,在关断所述常通开关管之后,所述方法还包括:
当所述输入电压值小于所述输出电压值,或者所述第一采样电流值小于或等于第一电流复位值时,重新导通所述常通开关管,其中,所述第一电流复位值小于所述第一电流参考值。
16.根据权利要求14或15所述的控制方法,其特征在于,在关断所述常通开关管之后,所述方法还包括:
基于外部中控系统的复位信号指示重新导通所述常通开关管。
17.根据权利要求16所述的控制方法,其特征在于,在所述检测所述变压电路的输入电压值、所述变压电路的输出电压值和第一采样电流值之后,所述方法还包括:
基于所述变压电路的输入电压值和所述变压电路的输出电压值的大小关系输出电压比较信号;
基于所述第一采样电流值和所述第一电流参考值的大小关系输出第一电流比较信号,其中,所述第一采样电流值为所述第一采样点的电流值;
基于所述电压比较信号和所述第一电流比较信号控制所述常通开关管导通或关断。
18.根据权利要求17所述的控制方法,其特征在于,所述基于所述第一采样电流值和所述第一电流参考值的大小关系输出第一电流比较信号,包括:
基于所述第一采样电流值、所述第一电流复位值和所述第一电流参考值的大小关系输出所述第一电流比较信号。
19.根据权利要求18所述的控制方法,其特征在于,在所述检测所述变压电路的输入电压值、所述变压电路的输出电压值和第一采样电流值之后,所述方法还包括:
检测第二采样电流值,其中,第二采样电流值包括所述变压电路的输入电流值、所述变压电路的输出电流值、所述电感的输入电流值和/或所述电感的输出电流值;
基于所述第二采样电流值和第二电流参考值的大小关系输出第二电流比较信号,其中,所述第二采样电流值为所述第二采样点的电流值。
20.根据权利要求19所述的控制方法,其特征在于,在所述检测所述变压电路的输入电压值、所述变压电路的输出电压值和第一采样电流值之后,所述方法还包括:
基于所述电压比较信号和目标电流比较信号输出目标使能控制信号,其中,所述目标电流比较信号和所述目标使能控制信号为所述第一电流比较信号和第一使能控制信号,或者为所述第二电流比较信号和第二使能控制信号;
基于所述目标使能控制信号和所述外部中控系统输入的目标常通开关管的驱动信号,控制所述目标常通开关管导通或关断,其中,所述目标使能控制信号和所述目标常通开关管为所述第一使能控制信号和所述第一开关管,或者为所述第二使能控制信号和所述第三开关管。
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