CN115603404A - 一种充放电电路、控制方法、能源路由器及用电设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种充放电电路、控制方法、能源路由器及用电设备。其中，该电路应用于能源路由器，包括：充放电模块，其第一端连接所述能源路由器的高压侧直流母线的正极，其第二端连接所述能源路由器的高压侧母线电容的正极，其第三端连接所述能源路由器的低压侧直流母线的正极，其第四端连接所述能源路由器的低压侧母线电容的正极，其第五端连接所述低压侧母线电容的负极。通过本发明，能够实现仅通过一个充放电模块实现上述四种功能，减少了元器件，降低了成本，同时缩小了占用空间。

Description

一种充放电电路、控制方法、能源路由器及用电设备

技术领域

本发明涉及电子电力技术领域，具体而言，涉及一种充放电电路、控制方法、能源路由器及用电设备。

背景技术

根据电容的特性，在电容两端的电压突然增大，会导致电容损坏，为防止电压突增导致母线电容损坏，需要在启动前给母线电容充电。在双向变换的能源路由器中，启动有两种方式，即高压侧启动和低压侧启动，所以两种启动方式都要设计充电回路进行母线电容预充电，一般方法是在高压侧和低压侧分别设置一路充电回路用于高压侧启动。在用电设备停机后又需要将母线电容的电放掉，以避免触电等危险，一般方法是在高压侧和低压侧的母线电容上分别并联放电电阻进行放电。由此可见，能源路由器共要用到两个放电电阻和两个充电电阻，共四个电阻，器件成本较高，且占用空间大。

针对现有技术中双向变换的能源路由器需要设置至少四个电阻，对高压侧和低压侧的母线电容进行充放电，导致成本较高，且占用空间大的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本发明实施例中提供一种充放电电路、控制方法、能源路由器及用电设备，以解决现有技术中双向变换的能源路由器需要设置至少四个电阻，对高压侧和低压侧的母线电容进行充放电，导致成本较高，且占用空间大的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种充放电电路，应用于能源路由器，该电路包括：

充放电模块，其第一端连接所述能源路由器的高压侧直流母线的正极，其第二端连接所述能源路由器的高压侧母线电容的正极，其第三端连接所述能源路由器的低压侧直流母线的正极，其第四端连接所述能源路由器的低压侧母线电容的正极，其第五端连接所述低压侧母线电容的负极。

进一步地，所述充放电模块包括：

充放电电阻，其第一端通过第一开关连接所述高压侧直流母线的正极；其第一端还通过第二开关连接所述高压侧母线电容的正极；其第一端还通过第三开关连接所述低压侧直流母线的正极；其第一端还通过第四开关连接所述低压侧母线电容的正极；

其第二端通过第五开关连接所述低压侧母线电容的正极；其第二端还通过第六开关连接所述低压侧母线电容的负极。

进一步地，所述充放电电路还包括：

第七开关，设置在第一连接点与第二连接点之间，其中，所述第一连接点为所述充放电模块的第一端与所述高压侧直流母线的正极连接形成的，所述第二连接点为所述充放电模块的第二端与所述高压侧母线电容的正极连接形成的。

进一步地，所述充放电电路还包括：

第八开关，设置在第三连接点和第四连接点之间，所述第三连接点为所述充放电模块的第三端与所述低压侧直流母线的正极连接形成的，所述第四连接点为所述充放电模块的第四端与所述低压侧母线电容的正极连接形成的。

本发明还提供一种能源路由器，包括高压侧和低压侧，还包括上述充放电电路。

本发明还提供一种用电设备，包括上述能源路由器。

本发明还提供一种控制方法，应用于上述充放电电路，该方法包括：

确定能源路由器即将执行的操作；

根据所述能源路由器的即将执行的操作控制充放电模块的导通状态，以控制所述能源路由器执行相应的操作。

进一步地，根据所述能源路由器的充放电需求控制充放电模块的导通状态，以控制所述能源路由器进行充放电操作，包括：

如果所述能源路由器即将执行的操作为高压侧启动，则控制所述充放电模块的第一开关和第五开关导通，以控制所述能源路由器的高压侧母线电容和低压侧母线电容充电；

如果所述能源路由器即将执行的操作为低压侧启动，则控制所述充放电模块的第三开关和第五开关导通，以控制所述能源路由器的高压侧母线电容和低压侧母线电容充电；

其中，所述第一开关设置在所述高压侧直流母线的正极与所述充放电模块的充放电电阻的第一端之间，所述第五开关设置在所述低压侧母线电容的正极与所述充放电电阻的第二端之间，所述第三开关设置在所述低压侧直流母线的正极与所述充放电模块的充放电电阻的第一端之间。

进一步地，根据所述能源路由器的充放电需求控制充放电模块的导通状态，以控制所述能源路由器进行充放电操作，还包括：

如果所述能源路由器即将执行的操作为高压侧电容放电，则控制第二开关和第六开关闭合，以控制所述高压侧电容放电；

如果所述能源路由器即将执行的操作为低压侧电容放电，则控制第四开关和第六开关闭合，以控制所述高压侧电容放电；

其中，所述第二开关设置在高压侧母线电容的正极与所述充放电模块的充放电电阻的第一端之间，所述第六开关设置在所述充放电电阻的第二端与低压侧母线电容的负极之间，所述第四开关设置在低压侧母线电容的正极与所述充放电电阻的第一端之间。

本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现上述控制方法。

应用本发明的技术方案，通过切换充放电模块的导通状态，实现高压侧启动、低压侧启动、高压侧母线电容放电以及低压侧母线电容放电，能够实现仅通过一个充放电模块实现上述四种功能，减少了元器件，降低了成本，同时缩小了占用空间。

附图说明

图1为现有技术中的能源路由器的充放电电路的结构图；

图2为根据本发明实施例的充放电电路的结构图；

图3为根据本发明实施例的控制方法的流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义，“多种”一般包含至少两种。

应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

应当理解，尽管在本发明实施例中可能采用术语第一、第二、第三等来描述开关，但这些开关不应限于这些术语。这些术语仅用来将不同开关区分开。例如，在不脱离本发明实施例范围的情况下，第一开关也可以被称为第二开关，类似地，第二开关也可以被称为第一开关。

取决于语境，如在此所使用的词语“如果”、“若”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”或“响应于检测”。类似地，取决于语境，短语“如果确定”或“如果检测(陈述的条件或事件)”可以被解释成为“当确定时”或“响应于确定”或“当检测(陈述的条件或事件)时”或“响应于检测(陈述的条件或事件)”。

还需要说明的是，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商品或者装置不仅包括那些要素，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商品或者装置所固有的要素。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商品或者装置中还存在另外的相同要素。

下面结合附图详细说明本发明的可选实施例。

实施例1

为防止电压突增导致母线电容损坏，需要在启动前给母线电容充电。在双向变换的能源路由器中，启动有两种方式，即高压侧启动和低压侧启动，所以两种启动方式都要设计充电回路进行母线电容预充电，一般方法是在高压侧和低压侧分别设置一路充电回路用于高压侧启动。在用电设备停机后又需要将母线电容的电放掉，以避免触电等危险，一般方法是在高压侧和低压侧的母线电容上分别并联放电电阻进行放电。图1为现有技术中的能源路由器的充放电电路的结构图，如图1所示，能源路由器共要用到两个放电电阻R1、电阻R3和两个充电电阻R2、电阻R4，共四个电阻，器件成本较高，且占用空间大。

针对上述问题，本实施例提供一种充放电电路，应用于能源路由器，在本实施例中，该能源路由器为三相交错并联的能源路由器，图2为根据本发明实施例的充放电电路的结构图，如图2所示，该电路包括：

充放电模块10，其第一端连接能源路由器的高压侧直流母线的正极VH+，其第二端连接能源路由器的高压侧母线电容C1的正极，其第三端连接能源路由器的低压侧直流母线的正极VL+，其第四端连接能源路由器的低压侧母线电容C2的正极，其第五端连接低压侧母线电容C2的负极。充放电模块10的导通状态可根据能源路由器即将执行的操作切换。

本实施例的充放电电路，通过切换充放电模块10的导通状态，实现高压侧启动、低压侧启动、高压侧母线电容放电以及低压侧母线电容放电，仅通过一个充放电模块10实现上述四种功能，减少了元器件，降低了成本，同时缩小了占用空间。

为了实现不同操作的切换，如图2所示，上述充放电模块10包括：

充放电电阻R，其第一端通过第一开关S1连接高压侧直流母线的正极VH+；其第一端还通过第二开关S2连接高压侧母线电容C1的正极；其第一端还通过第三开关S3连接低压侧直流母线的正极VL+；其第一端还通过第四开关S4连接低压侧母线电容C2的正极；充放电电阻R的第二端通过第五开关S5连接低压侧母线电容C2的正极；充放电电阻R的第二端还通过第六开关S6连接低压侧母线电容C2的负极。

为了实现在高压侧母线电容C1充电完成后，控制用电设备进入正常运行状态，充放电电路还包括：

第七开关QF1，设置在第一连接点与第二连接点之间，其中，第一连接点为充放电模块10的第一端与高压侧直流母线的正极VH+连接形成的，第二连接点为充放电模块10的第二端与高压侧母线电容C1的正极连接形成的。

为了实现在低压侧母线电容C2充电完成后，控制用电设备进入正常运行状态，充放电电路还包括：第八开关QF2，设置在第三连接点和第四连接点之间，第三连接点为充放电模块10的第三端与低压侧直流母线的正极VL+连接形成的，第四连接点为充放电模块10的第四端与低压侧母线电容C2的正极连接形成的。

综上所述，第七开关QF1为高压侧主断路器，C1为高压侧母线电容，第八开关QF2为低压侧主断路器，C2为低压侧母线电容，VT1-6为IGBT开关管。L1、L2、L3为储能电感。由开关S1、S2、S3、S4、S5、S6、充放电电阻R组成充放电模块10。充放电模块10中的第一开关S1的1端连接第七开关QF1的1端，S1的2端连接充放电电阻R的1端。S2的1端第七开关QF1的2端，第二开关S2的2端连接充放电电阻R的1端。第三开关S3的1端连接充放电电阻R的1端，第三开关S3的2端连接第八开关QF2的2端。第四开关S4的1端连接充放电电阻R的1端，S4的2端连接第八开关QF2的1端。S5的1端连接充放电电阻R的2端，第五开关S5的2端连接第八开关QF2的1端。第六开关S6的1端连接充放电电阻R的2端，第六开关S6的2端连接高低压侧直流母线的负极。

实施例2

本实施例提供一种能源路由器，包括高压侧和低压侧，还包括上述充放电电路，用于通过一个充放电模块实现高压侧启动、低压侧启动、高压侧母线电容放电以及低压侧母线电容放电以上四种操作，减少了元器件，降低了成本，同时缩小了占用空间。

实施例3

本实施例提供一种用电设备，包括上述能源路由器，能源路由器包括上述充放电电路，用于通过一个充放电模块实现高压侧启动、低压侧启动、高压侧母线电容放电以及低压侧母线电容放电以上四种操作，减少了元器件，降低了成本，同时缩小了占用空间。

实施例4

本实施例提供一种控制方法，应用于上述充放电电路，图3为根据本发明实施例的控制方法的流程图，如图3所示，该方法包括：

S101，确定能源路由器即将执行的操作。

其中，能源路由器即将执行的操作包括：高压侧启动、低压侧启动、高压侧母线电容放电以及低压侧母线电容。由于能源路由器是双向变换的，有高压侧和低压侧两个端口，如果检测到高压侧有电，低压侧没电时需要高压侧启动，例如高压侧接电源低压侧接负载；如果检测到低压侧有电高压侧没电时需要低压侧启动，例如低压侧接电源高压侧接负载。

S102，根据能源路由器的即将执行的操作控制充放电模块的导通状态，以控制能源路由器执行相应的操作。

具体地，根据能源路由器的充放电需求控制充放电模块的导通状态，以控制能源路由器进行充放电操作，包括：如果能源路由器即将执行的操作为高压侧启动，则控制充放电模块的第一开关S1和第五开关S5导通，以控制能源路由器的高压侧母线电容C1和低压侧母线电容C2充电，在高压侧母线电容C1和低压侧母线电容C2充电完成后，控制上述第七开关QF1和第八开关QF2闭合，进而控制高压侧母线电容C1和低压侧母线电容C2切出，控制用电设备进入正常运行。

如果能源路由器即将执行的操作为低压侧启动，则控制充放电模块的第三开关S3和第五开关S5导通，以控制能源路由器的高压侧母线电容C1和低压侧母线电容C2充电。同理，在高压侧母线电容C1和低压侧母线电容C2充电完成后，控制上述第七开关QF1和第八开关QF2闭合，进而控制高压侧母线电容C1和低压侧母线电容C2切出，控制用电设备进入正常运行。

其中，第一开关S1设置在高压侧直流母线的正极VH+与充放电模块10中的充放电电阻R的第一端之间，第五开关S5设置在低压侧母线电容C2的正极与充放电模块10中的充放电电阻R的第二端之间，第三开关S3设置在低压侧直流母线的正极与上述充放电电阻R的第一端之间。

根据能源路由器的充放电需求控制充放电模块的导通状态，以控制能源路由器进行充放电操作，还包括：如果能源路由器即将执行的操作为高压侧电容放电，则控制第二开关S2和第六开关S6闭合，以控制高压侧电容放电；如果能源路由器即将执行的操作为低压侧电容放电，则控制第四开关S4和第六开关S6闭合，以控制高压侧电容放电；其中，第二开关S2设置在高压侧母线电容C1的正极与充放电模块的充放电电阻R的第一端之间，第六开关S6设置在充放电电阻R的第二端与低压侧母线电容C2的负极之间，第四开关S4设置在低压侧母线电容C2的正极VL+与充放电电阻R的第一端之间。

综上所述，当需要高压侧启动时，即通过高压侧为高、低压侧母线电容C2充电时，控制第一开关S1和第五开关S5闭合，可通过充放电电阻R完成高、低压侧母线电容充电。当需要低压侧启动即通过低压侧为高、低压侧母线电容充电时，控制第三开关S3和第五开关S5闭合，可通过充放电电阻R为高、低压侧母线电容充电。当设备关闭或其他情况，需要为高压侧母线电容C1放电时，控制第二开关S2和第六开关S6闭合，可通过充放电电阻R为高压侧母线电容C1放电，当需要为低压侧母线电容C2放电时，控制第四开关S4和第六开关S6闭合，可通过充放电电阻R为低压侧母线电容C2放电。按照以上方案进行充放电模块的设计，且通过以上控制方法进行控制，即可满足能源路由器高、低压侧母线电容充放电的所有要求。

实施例5

本实施例提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现上述实施例的控制方法。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，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)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种充放电电路，应用于能源路由器，其特征在于，所述电路包括：

充放电模块，其第一端连接所述能源路由器的高压侧直流母线的正极，其第二端连接所述能源路由器的高压侧母线电容的正极，其第三端连接所述能源路由器的低压侧直流母线的正极，其第四端连接所述能源路由器的低压侧母线电容的正极，其第五端连接所述低压侧母线电容的负极。

2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述充放电模块包括：

充放电电阻，其第一端通过第一开关连接所述高压侧直流母线的正极；其第一端还通过第二开关连接所述高压侧母线电容的正极；其第一端还通过第三开关连接所述低压侧直流母线的正极；其第一端还通过第四开关连接所述低压侧母线电容的正极；

其第二端通过第五开关连接所述低压侧母线电容的正极；其第二端还通过第六开关连接所述低压侧母线电容的负极。

3.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述充放电电路还包括：

第七开关，设置在第一连接点与第二连接点之间，其中，所述第一连接点为所述充放电模块的第一端与所述高压侧直流母线的正极连接形成的，所述第二连接点为所述充放电模块的第二端与所述高压侧母线电容的正极连接形成的。

4.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述充放电电路还包括：

第八开关，设置在第三连接点和第四连接点之间，所述第三连接点为所述充放电模块的第三端与所述低压侧直流母线的正极连接形成的，所述第四连接点为所述充放电模块的第四端与所述低压侧母线电容的正极连接形成的。

5.一种能源路由器，包括高压侧和低压侧，其特征在于，还包括权利要求1至4中任一项所述的充放电电路。

6.一种用电设备，其特征在于，包括权利要求5所述的能源路由器。

7.一种控制方法，应用于权利要求1至4中任一项所述的充放电电路，其特征在于，所述方法包括：

确定能源路由器即将执行的操作；

根据所述能源路由器的即将执行的操作控制充放电模块的导通状态，以控制所述能源路由器执行相应的操作。

8.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于，根据所述能源路由器的充放电需求控制充放电模块的导通状态，以控制所述能源路由器进行充放电操作，包括：

如果所述能源路由器即将执行的操作为高压侧启动，则控制所述充放电模块的第一开关和第五开关导通，以控制所述能源路由器的高压侧母线电容和低压侧母线电容充电；

如果所述能源路由器即将执行的操作为低压侧启动，则控制所述充放电模块的第三开关和第五开关导通，以控制所述能源路由器的高压侧母线电容和低压侧母线电容充电；

其中，所述第一开关设置在所述高压侧直流母线的正极与所述充放电模块的充放电电阻的第一端之间，所述第五开关设置在所述低压侧母线电容的正极与所述充放电电阻的第二端之间，所述第三开关设置在所述低压侧直流母线的正极与所述充放电模块的充放电电阻的第一端之间。

9.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于，根据所述能源路由器的充放电需求控制充放电模块的导通状态，以控制所述能源路由器进行充放电操作，还包括：

如果所述能源路由器即将执行的操作为高压侧电容放电，则控制第二开关和第六开关闭合，以控制所述高压侧电容放电；

如果所述能源路由器即将执行的操作为低压侧电容放电，则控制第四开关和第六开关闭合，以控制所述高压侧电容放电；

其中，所述第二开关设置在高压侧母线电容的正极与所述充放电模块的充放电电阻的第一端之间，所述第六开关设置在所述充放电电阻的第二端与低压侧母线电容的负极之间，所述第四开关设置在低压侧母线电容的正极与所述充放电电阻的第一端之间。

10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述程序被处理器执行时实现如权利要求7至9中任一项所述的方法。

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