CN212086057U - Dc-dc变换电路及储能柜 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种DC‑DC变换电路及储能柜。其中，该DC‑DC变换电路，设置于蓄电池和直流母线之间，包括依次设置在直流母线正极端子和蓄电池正极端子之间的第二开关、第一开关管、电感、电阻、设置在所述电阻与所述直流母线正极端子之间的第一开关、与所述第一开关管串联的第二开关管以及并联设置在第一开关管和所述第二开关管两端的电容，其特征在于，所述电路还包括：第三开关管，所述第三开关管与所述第一开关管同向并联，用于在所述第一开关管发生故障时导通。通过本实用新型，能够实现在DC‑DC变换电路的元件损坏时，保证整个系统正常运行。

Description

DC-DC变换电路及储能柜

技术领域

本实用新型涉及电子电路技术领域，具体而言，涉及一种DC-DC变换电路及储能柜。

背景技术

在直流微网系统或者光储系统中，所选用的储能柜自带储能DC/DC变流器。在该系统中，储能柜直接对接变流器高压直流母线时需要热拔插功能，现有的DC-DC变换电路并且没有冗余电路设计，无法在极端电压和电流导致电器元件损坏时，保持系统正常运行，如果在运行中部分器件损坏，必需对整个系统断电，没有应急方案，长时间运行会对器件造成严重损坏，如果DC/DC电路部分电子元件损坏则直接导致系统故障无法运行，影响用户体验和系统整体的运行效率。

针对现有技术中的DC-DC变换电路的元件损坏时，系统无法正常运行的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

实用新型内容

本实用新型实施例中提供一种DC-DC变换电路及储能柜，以解决现有技术中DC-DC变换电路的元件损坏时，系统无法正常运行的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种DC-DC变换电路，设置与设置于蓄电池和直流母线之间，其中，该电路包括：依次设置在直流母线正极端子和蓄电池正极端子之间的第二开关、第一开关管、电感、电阻、设置在所述电阻与所述直流母线正极端子之间的第一开关、与所述第一开关管串联的第二开关管以及并联设置在第一开关管和所述第二开关管两端的电容，所述电路还包括：

第三开关管，所述第三开关管与所述第一开关管同向并联，用于在所述第一开关管发生故障时导通。

进一步地，所述第三开关管的漏极连接在所述第一开关管的漏极与所述直流母线正极端子之间，所述第三开关管的源极连接所述第一开关管的源极。

进一步地，所述电路还包括：

第四开关管，用于在所述第二开关管发生故障时导通，替代所述第二开关管，所述第四开关管的漏极连接在所述第三开关管的源极与所述第一开关管的源极之间，所述第四开关管的源极连接在所述第二开关管的源极与所述直流母线负极端子之间。

进一步地，所述电路还包括：

第五开关管，用于在所述第一开关管和所述第二开关管均未发生故障时断开，所述第五开关管的源极连接在所述第一开关管的源极与所述第二开关管的漏极之间，漏极连接在所述第四开关管的漏极连接在所述第三开关管的源极之间。

进一步地，所述电路还包括：

第三开关、第四开关以及第五开关，其中，所述第三开关连接在所述电感的第二端和所述蓄电池正极端子之间；所述第四开关连接在所述电阻的第二端和所述蓄电池正极端子之间；所述第五开关连接在所述第二开关管的源极和所述蓄电池负极端子之间。

本实用新型还提供一种储能柜，包括：蓄电池、控制器和辅助电源，所述储能柜还包括上述DC-DC变换电路。

进一步地，所述控制器，用于采集所述直流母线的电压、采集所述电容两端的电压，根据所述直流母线的电压和所述电容两端的电压控制所述第一开关和所述第二开关的通断。

进一步地，所述控制器还用于控制所述第三开关、所述第四开关以及所述第五开关的通断。

进一步地，所述辅助电源，用于从所述直流母线取电后，为所述控制器供电。

应用本实用新型的技术方案，通过设置备用的开关管，与电路中原有的开关管并联，使DC-DC变换电路的元件损坏时，启用备用的开关管，能够实现在DC-DC变换电路的元件损坏时，保证整个系统正常运行。

附图说明

图1为根据本实用新型实施例的DC-DC变换电路的结构图；

图2为根据本实用新型另一实施例的DC-DC变换电路的结构图；

图3为根据本实用新型又一实施例的DC-DC变换电路的结构图；

图4为根据本实用新型实施例的储能柜的结构图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本实用新型。在本实用新型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，尽管在本实用新型实施例中可能采用术语第一、第二、第三等来描述开关管，但这些开关管不应限于这些术语。这些术语仅用来将不同开关管区分开。例如，在不脱离本实用新型实施例范围的情况下，第一开关管也可以被称为第二开关管，类似地，第二开关管也可以被称为第一开关管。

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实用新型的可选实施例。

实施例1

本实施例提供一种DC-DC变换电路，图1为根据本实用新型实施例的DC-DC变换电路的结构图，如图1所示，该电路包括：第一开关管Q1、第二开关管Q2、电感L、电容C、第一开关K1、第二开关K2和电阻R，其中，所述第一开关管Q1的源极与所述第二开关管Q2的漏极连接，所述电感L第一端连接在所述第一开关管Q1与所述第二开关管Q2之间；所述电感L的第二端通过所述电阻R的第一端和第二端连接直流母线正极端子Ubus+；所述第一开关K1连接在所述电阻R的第二端与直流母线正极端子Ubus+之间；所述第二开关K2连接在所述第一开关管Q1的漏极和直流母线正极端子Ubus+之间；蓄电池负极端子、所述第二开关管Q2的源极、所述直流母线负极端子相连；所述电容C连接在所述第一开关管Q1的漏极和所述第二开关管Q2的源极之间。

在具体实施时，控制第一开关K1的触点闭合，此时，直流母线正极端子Ubus+输出的电压依次经过经第一开关K1、电阻R、电感L、第一开关管Q1、电容C至直流母线负极端子Ubus-形成通路，使电容C两端的电压缓慢上升，实现为电容C充电。检测直流母线电压和电容C两端电压，当满足预设条件，即电容C两端电压与直流母线电压的比值超过预设阈值，例如96％时，控制第二开关K2闭合，同时控制第一开关K1断开，完成储能柜热接入后，根据蓄电池的充、放电状态，控制第一开关管Q1和第二开关管Q2的导通状态，具体地，如果蓄电池需要放电，则控制第一开关管Q1内的续流二极管导通，控制第二开关管按照预设占空比间歇导通，实现升压放电，如果蓄电池需要充电，则控制第二开关管Q2内的续流二极管导通，控制第一开关管按照预设占空比间歇导通，实现降压充电。

上述电路中，当有极端电压和电流通过整个电路时，可能会导致第一开关管Q1损坏，一旦第一开关管Q1损坏，会导致系统发生故障无法运行，影响用户体验和系统整体的运行效率，因此，该电路中还包括：

第三开关管Q3，所述第三开关管Q3与所述第一开关管Q1同向并联，具体地，所述第三开关管Q3的漏极连接在所述第一开关管Q1的漏极与所述直流母线正极端子之间，所述第三开关管Q3的源极连接所述第一开关管Q1的源极。当电路中产生极端电流或电压，导致第一开关管Q1发生故障，无法正常导通时，第三开关管Q3导通，以替代所述第一开关管Q1。

本实施例的DC-DC变换电路通过设置备用的第三开关管Q3，与电路中原有的第一开关管Q1并联，使DC-DC变换电路的元件损坏时，启用备用的第三开关管Q3，能够实现在DC-DC变换电路的第一开关管Q1损坏时，仍保证整个系统正常运行。

实施例2

本实施例提供另一种DC-DC变换电路，图2为根据本实用新型另一实施例的DC-DC变换电路的结构图，在实际使用过程中，有极端电压和电流通过整个电路时，第二开关管Q2同样有损坏的风险，此时，需要控制设置一个备用的开关管，在第二开关管Q2损坏，无法正常导通和关断时，替代第二开关管Q2接入电路，因此，如图2所示，该DC-DC变换电路还包括：第四开关管Q4，用于在所述第二开关管发生故障时导通，替代所述第二开关管，所述第四开关管Q4的漏极连接在所述第三开关管Q3的源极与所述第一开关管Q1的源极之间，所述第四开关管Q4的源极连接在所述第二开关管Q2的源极与所述直流母线负极端子Ubus-之间。

当电路中设置第三开关管Q3和第四开关管Q4后，第三开关管Q3和第一开关管并联，第四开关管Q4和第二开关管Q2并联，如果第一开关管Q1、第二开关管Q2、第三开关管Q3和第四开关管Q4均未发生故障，那么第一开关管Q1、第二开关管Q2、第三开关管Q3和第四开关管Q4将形成并联的冗余桥臂，通过该冗余桥臂，器件承载电流将降低50％，器件应对极端电流应力的能力提高，保障系统可以在出现故障的情况下继续运行。

图3为根据本实用新型又一实施例的DC-DC变换电路的结构图，在具体实施时，在第一开关管Q1和第二开关管Q2均没有发生故障时，此时，如果蓄电池41需要放电，则控制第一开关管Q1内的续流二极管导通，控制第二开关管按照预设占空比间歇导通，实现升压放电，如果蓄电池41需要充电，则控制第二开关管Q2内的续流二极管导通，控制第一开关管按照预设占空比间歇导通，实现降压充电，电池充放电模式由程序控制，在上述过程中为了实现正常二极管和故障二极管的隔离，如图3所示，所述电路还包括：第五开关管Q5，用于在所述第一开关管和所述第二开关管均未发生故障时断开，使第一开关管Q1和第二开关管Q2接入电路，第三开关管Q3和第四开关管Q4切出电路，实现隔离功能，当第一开关管Q1、第二开关管Q2或者第三开关管Q3和第四开关管Q4其中之一或之二发生故障时，第五开关管Q5导通，使未发生故障的开关管接入电路，具体地，所述第五开关管Q5的源极连接在所述第一开关管Q1的源极与所述第二开关管Q2的漏极之间，漏极连接在所述第四开关管Q4的漏极连接在所述第三开关管Q3的源极之间，实现开关管的切换，举例来说，当第一开关管Q1发生故障形成开路状态，可以由第三开关管Q3替换第一开关管Q1功能，完成充放电；当第二开关管Q2发生故障形成开路状态，可以由第四开关管Q4替换第二开关管Q2的功能，完成充放电。第一开关管Q1与第二开关管Q2可以同时被替换掉也可以单个被替换掉。

在完成储能柜热接入后，为了实现控制蓄电池放电或者充电，如图2或图3所示，所述电路还包括：第三开关K3、第四开关K4以及第五开关K5，其中，所述第三开关K3连接在上述电感L的第二端和蓄电池正极端子之间；所述第四开关K4连接在上述电阻R的第二端和蓄电池正极端子之间；所述第五开关K5连接在第二开关管Q2的源极和蓄电池负极端子之间，当需要控制直流母线端为蓄电池充电时，控制第五开关K5以及第四开关K4闭合，当需要控制蓄电池放电时，控制第五开关K5以及第三开关K3保持闭合，控制第四开关K4断开。

需要说明的是，上述第一开关K1、第二开关K2、第三开关K3、第四开关K4、第五开关K5可以是接触器或继电器，上述第一开关管Q1、第二开关管Q2、第三开关管Q3、第四开关管Q4、第五开关管Q5为功率开关器件，具体可以是MOS管开关，也可以是其他功率开关，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择。

实施例3

本实施例提供一种储能柜，图4为根据本实用新型实施例的储能柜的结构图，如图4所示，该储能柜包括：蓄电池41、控制器42和辅助电源43，所述储能柜还包括上述DC-DC变换电路。所述控制器42，用于采集所述直流母线的电压和电容两端的电压，并根据直流母线的电压和电容C两端的电压控制所述第一开关K1、所述第二开关K2的通断。还用于控制开关管Q1～Q3的通断，首先，控制第一开关K1导通，控制第一开关管Q1沿源极向漏极方向导通，当电容两端的电压与直流母线的电压的比值超过预设阈值时，控制第一开关K1关断，控制第二开关K2导通，此时，如果蓄电池41需要放电，则控制第一开关管Q1内的续流二极管导通，控制第二开关管Q2按照预设占空比间歇导通，实现升压放电，如果蓄电池41需要充电，则控制第二开关管Q2内的续流二极管导通，控制第一开关管按照预设占空比间歇导通，实现降压充电。所述控制器还用于控制所述第三开关、所述第四开关以及所述第五开关K5的通断，如上文所述，判断需要控制直流母线端是否为蓄电池充电时，根据判断结果控制第五开关K5，同时控制第三开关K3或第四开关K4其中之一闭合。

控制器42作为电子器件，需要接通电源，才能保证其正常工作，因此，如图4所示，该储能柜还包括辅助电源43，用于从所述直流母线取电后，为所述控制器42供电，当储能柜接入到正在运行的高压直流母线时，辅助电源43得电运行，随后控制器42得电运行，具体地，辅助电源43从直流母线正极端子Ubus+/和直流母线负极端子Ubus-取电，由于直流母线提供的电源为强电，辅助电源43需将直流母线输出的强电电源转化为弱电，并给控制器42提供弱电电源。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，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实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种DC-DC变换电路，设置于蓄电池和直流母线之间，包括依次设置在直流母线正极端子和蓄电池正极端子之间的第二开关、第一开关管、电感、电阻、设置在所述电阻与所述直流母线正极端子之间的第一开关、与所述第一开关管串联的第二开关管以及并联设置在第一开关管和所述第二开关管两端的电容，其特征在于，所述电路还包括：

第三开关管，所述第三开关管与所述第一开关管同向并联，用于在所述第一开关管发生故障时导通。

2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述第三开关管的漏极连接在所述第一开关管的漏极与所述直流母线正极端子之间，所述第三开关管的源极连接所述第一开关管的源极。

3.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，所述电路还包括：

第四开关管，用于在所述第二开关管发生故障时导通，替代所述第二开关管，所述第四开关管的漏极连接在所述第三开关管的源极与所述第一开关管的源极之间，所述第四开关管的源极连接在所述第二开关管的源极与所述直流母线负极端子之间。

4.根据权利要求3所述的电路，其特征在于，所述电路还包括：

第五开关管，用于在所述第一开关管和所述第二开关管均未发生故障时断开，所述第五开关管的源极连接在所述第一开关管的源极与所述第二开关管的漏极之间，漏极连接在所述第四开关管的漏极连接在所述第三开关管的源极之间。

5.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述电路还包括：

第三开关、第四开关以及第五开关，其中，所述第三开关连接在所述电感的第二端和所述蓄电池正极端子之间；所述第四开关连接在所述电阻的第二端和所述蓄电池正极端子之间；所述第五开关连接在所述第二开关管的源极和所述蓄电池负极端子之间。

6.一种储能柜，包括：蓄电池、控制器和辅助电源，其特征在于，所述储能柜还包括权利要求1至5中任一项所述的DC-DC变换电路。

7.根据权利要求6所述的储能柜，其特征在于，所述控制器，用于采集所述直流母线的电压、采集所述电容两端的电压，根据所述直流母线的电压和所述电容两端的电压控制所述第一开关和所述第二开关的通断。

8.根据权利要求7所述的储能柜，其特征在于，所述DC-DC变换电路还包括第三开关、第四开关以及第五开关，其中，所述第三开关连接在所述电感的第二端和所述蓄电池正极端子之间；所述第四开关连接在所述电阻的第二端和所述蓄电池正极端子之间；所述第五开关连接在所述第二开关管的源极和所述蓄电池负极端子之间，所述控制器还用于控制所述第三开关、所述第四开关以及所述第五开关的通断。

9.根据权利要求6所述的储能柜，其特征在于，所述辅助电源，用于从所述直流母线取电后，为所述控制器供电。

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