CN218482783U - 一种双直流电源的功率转换系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种双直流电源的功率转换系统，包括第一电源、第二电源、第一变流器、第二变流器、以及电磁耦合单元，所述电磁耦合单元包括第一绕组和第二绕组；所述第一绕组依次连接所述第一变流器和所述第一电源；所述第二绕组依次连接所述第二变流器和所述第二电源；所述第一电源还与所述第二变流器连接。本实用新型双直流电源的功率转换系统，可完成电能电量的隔离传送，实现变压及功率转换的作用，该转换过程中，磁场相对于转动的所述第一绕组来说，为动态的旋转磁场，磁场能量密度大，这致使其在较小体积的情况下，转换后仍具有大输出功率，即具有体积小、功率大的优点。

Description

一种双直流电源的功率转换系统

技术领域

本实用新型涉及电源领域，尤其涉及一种双直流电源的功率转换系统。

背景技术

电力系统中，常存在电压转换、功率传递、拓展的要求。现有隔离式直流电源电压的转换方法，主要是采用变压器，变压器为磁性材料，具有两组以上的绕组；使用时，其中一组绕组（一次侧绕组）通电后，在晶体管开关的驱动下于磁性材料中产生磁通，另一组绕组（二次侧绕组）耦合磁性材料中变化的磁通量，得到感应电压。上述该种变阻器中，一次侧绕组通电后产生的磁场为静态磁场，相比旋转磁场中电磁交替循环加强的动态电磁感应，静态磁场的磁场强度相对较弱，能量密度有限，且受磁性材料的Q值、绕组的分布电容、晶体管的开关频率特性等影响，容易产生磁饱和，电磁耦合得到感应电压、传递的功率均受限，相对较小。为满足大功率的应用需求，常需进行功率拓展；上述变压器，则是通过提高变压器的变比来提高输出功率，而变压器一次侧绕组和二次侧绕组的变比又完全由两组绕的匝数决定，故通常是通过增加二次侧绕组的匝数来实现大功率输出，输出功率越大，变压器绕组的匝数越多，而这常常使得大功率变压器的体积均较大。或是一些应用如新能源技术中，为实现快速充电，电流变换的功率容量要求越来越大，以便提供大功率输入电信号进行快充；而现有高频开关电源常通过多路并联的手段来拓展功率，该种并联结构下，零部件数量增加的同时，体积也增大，故障率也大大提高，难以满足新能源产品应用需求。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种双直流电源的功率转换系统。

实现本实用新型目的的技术方案是：一种双直流电源的功率转换系统，包括第一电源、第二电源、第一变流器、第二变流器、以及电磁耦合单元，所述电磁耦合单元包括第一绕组和第二绕组；

所述第一绕组依次连接所述第一变流器和所述第一电源；

所述第二绕组依次连接所述第二变流器和所述第二电源；

所述第一电源还与所述第二变流器连接。

进一步地，所述第二电源还与所述第一变流器连接。所述第一电源与所述第二变流器连接后，所述第二电源端供电向所述第一电源端充电时，所述第二变流器可根据所述第一电源反馈的电信号，判断所述第一电源的电量情况，确定是否继续驱动所述第二绕组，进行电能电量的隔离转送，功率转换；而所述第二电源还与所述第一变流器连接后，所述第一电源供电向所述第二电源传送电能时，所述第一变流器可根据所述第二电源反馈的电信号，判断所述第二电源的电量情况，确定是否继续驱动所述第一绕组，进行电能电量的隔离传送，功率转换，如此，以便本实用新型双直流电源的功率转换系统，可实现电能容量的双向隔离传递以及功率的双向任意转换，使用灵活便捷。

进一步地，还包括控制单元，所述控制单元分别与所述第一电源、所述第二电源、所述第一变流器和所述第二变流器连接。所述第一电源和所述第二电源均用于将自身的电信号实时反馈给所述控制单元，所述控制单元根据所述第一电源和所述第二电源反馈的电信号，控制所述第一变流器和所述第二变流器，以调节功率转换的方向及转换的量，平衡所述第一电源和所述第二电源的电能容量，使所述第一电源和所述第二电源在各自的负载下，具有最为平衡、适宜的用电方案。

进一步地，所述第一绕组和所述第二绕组位于所述电磁耦合单元的同一磁场中。所述电磁耦合单元可包括由所述第一绕组和所述第二绕组分别构成的两电磁耦合器，如所述第一绕组和所述第二绕组可各自组成一电机，组装的两电机通过机械传动连接；所述电磁耦合单元也可仅包括由所述第一绕组和所述第二绕组共同构成的一电磁耦合器，如所述第一绕组和所述第二绕组位于同一电机内，通过同一磁场，实现磁耦合传动。相比前者，后者结构更简单，不仅具有更小的体积，且因无机械损失，所述第一绕组和所述第二绕组间传动的效率也更高。

本实用新型双直流电源的功率转换系统，通过所述电磁耦合单元的设置，采用所述电磁耦合单元的所述第二绕组作为发动侧绕组，将电能转换为动能，带动所述电磁耦合单元中的所述第一绕组；所述第一绕组则作为发电侧，转动后切割所述电磁耦合单元的磁场线，将动能转化为电能，以电压、电流规格不同于所述第二电源的电能形式输入到所述第一电源中，供所述第一电源使用，如此，完成电能容量由所述第二电源到所述第一电源的隔离传递，实现变压及功率转换的作用。该转换过程中，磁场相对于转动的所述第一绕组来说，为动态的旋转磁场，旋转磁场较传统变压器的静态磁场来说，其磁场能量密度要大的多，这致使其在较小体积的情况下，转换后仍具有大输出功率，即具有功率密度高的特征，具备体积小、功率大的优点；且该种电能容量的隔离传送，相比传统变压器，其物理上的离隔使得其电信号的干扰小，所述第二电源和所述第二电源均各自可具有更为稳定的电源电压信号；另其无需复杂的控制电路，系统结构简单。

附图说明

图1是本实用新型双直流电源的功率转换系统一实施例的功能结构示意图；

图2是本实用新型双直流电源的功率转换系统另一实施例的功能结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型双直流电源的功率转换系统的具体实施方式作详细的说明：

如图1所示，一种双直流电源的功率转换系统，包括第一电源1、第二电源2、第一变流器31、第二变流器32、以及电磁耦合单元40，所述电磁耦合单元40包括第一绕组41和第二绕组42；

所述第一绕组41依次连接所述第一变流器31和所述第一电源1；

所述第二绕组42依次连接所述第二变流器32和所述第二电源2；

所述第一电源1还与所述第二变流器32连接。

本实用新型双直流电源的功率转换系统，所述第二电源2用于提供电源给所述第二变流器32，使所述第二变流器32输出驱动电流给所述第二绕组42，进而以使所述电磁耦合单元40中的所述第二绕组42得电后因电磁耦合的作用转动。所述第二变流器32用于输出驱动电流给所述第二绕组42，以驱动所述第二绕组42；及用于接收所述第一电源1反馈的电信号，并根据所述第一电源1反馈的电信号，调整输出给所述第二绕组4的驱动电流。

本实用新型双直流电源的功率转换系统，所述第一绕组41用于在所述第二绕组42的带动下转动，转动的所述第一绕组41在所述电磁耦合单元40中电磁耦合产生交流电，并将该交流电输出给所述第一变流器31。所述第一变流器31用于将所述第一绕组41输出的交流电进行整流，使之变成直流电后，输出给所述第一电源1。所述第一电源1用于接受所述第一变流器31输出的直流电；及，用于反馈电信号给所述第二变流器32。

本实用新型双直流电源的功率转换系统，使用时，所述第二电源2提供电源给所述第二变流器32，使所述第二变流器32输出驱动电流给所述第二绕组42，所述电磁耦合单元40中的所述第二绕组42得电后，在电磁耦合的作用下实现转动；转动的所述第二绕组42带动所述第一绕组41，使所述第一绕组41也同样转动，转动的所述第一绕组41在所述电磁耦合单元40中，切割磁场线，产生交流电，输出给所述第一变流器31；所述第一变流器31将所述第一绕组41输出的交流电进行整流，使之变成直流电后，输出给所述第一电源1，实现电能由所述第二电源2到所述第一电源1的隔离传送。传送过程中，所述第一电源1还实时反馈电信号给所述第二变流器32，所述第二变流器32接收所述第一电源1反馈的电信号，并根据所述第一电源1反馈的电信号，调整输出对所述第二绕组42的驱动电流；如判断所述第一电源1的电量达到一定值后，所述第二变流器32断开对所述第二绕组42输出的驱动电流，停止对所述第一电源1的电能传送。如此，实现电能容量由所述第二电源2向所述第一电源1的隔离传送以及隔离传送的控制，完成变压及功率转换的作用。

本实用新型双直流电源的功率转换系统，通过所述电磁耦合单元40的设置，采用所述电磁耦合单元40的所述第二绕组42作为发动侧绕组，将电能转换为动能，带动所述电磁耦合单元40中的所述第一绕组41；所述第一绕组41则作为发电侧，转动后切割所述电磁耦合单元40的磁场线，将动能转化为电能，以电压、电流规格不同于所述第二电源2的电能形式输入到所述第一电源1中，供所述第一电源1使用，如此，完成电能容量由所述第二电源2到所述第一电源1的隔离传递，实现变压及功率转换的作用。该转换过程中，磁场相对于转动的所述第一绕组41来说，为动态的旋转磁场，旋转磁场较传统变压器的静态磁场来说，其磁场能量密度要大的多，这致使其在较小体积的情况下，转换后仍具有大输出功率，即具有功率密度高的特征，具备体积小、功率大的优点；且该种电能容量的隔离传送，相比传统变压器，其物理上的离隔使得其电信号的干扰小，所述第二电源1和所述第二电源2均各自可具有更为稳定的电源电压信号；另其无需复杂的控制电路，系统结构简单。

本实用新型双直流电源的功率转换系统，小体积、大功率的优点利于其替换各种变压器，作为大功率的开关电源使用，应用于各种电压转换应用中，或各种快充如新能源汽车的快充中；也可作稳压、变压用，用于微电网的应用中。

本实用新型双直流电源的功率转换系统，较佳地，所述第二电源2还与所述第一变流器31连接。

本实用新型双直流电源的功率转换系统较佳实施方式中，所述第一电源1还可用于提供电源给所述第一变流器31，使所述第一变流器31输出驱动电流给所述第一绕组41，进而以使所述电磁耦合单元40中的所述第一绕组41得电后因电磁耦合的作用转动。所述第一变流器31还可用于输出驱动电流给所述第一绕组41，以驱动所述第一绕组41；及还可用于接收所述第二电源2反馈的电信号，并根据所述第二电源2反馈的电信号，调整输出给所述第一绕组41的驱动电流。

本实用新型双直流电源的功率转换系统较佳实施方式中，所述第二绕组42还用于在所述第一绕组41的带动下转动，转动的所述第二绕组42在所述电磁耦合单元40中电磁耦合产生交流电，并将该交流电输出给所述第二变流器32。所述第二变流器32还可用于将所述第二绕组42输出的交流电进行整流，使之变成直流电后，输出给所述第二电源2。所述第二电源2还可用于接受所述第二变流器32输出的直流电；及，用于反馈电信号给所述第一变流器31。

本实用新型双直流电源的功率转换系统较佳实施方式中，不仅可实现电能容量由所述第二电源2向所述第一电源1的隔离传递；也可实现电能容量由所述第一电源1向所述第二电源2的隔离传递。即本实用新型双直流电源的功率转换系统，可实现电能容量的双向隔离传递以及功率的双向任意转换，如此，以便根据所述第一电源1和所述第二电源2的负载需求，灵活转换使用，其让应用更为便捷。

本实用新型双直流电源的功率转换系统较佳实施方式中，电能容量由所述第一电源1向所述第二电源2的隔离传递时，具体地，所述第一电源1提供电源给所述第一变流器31，使所述第一变流器31输出驱动电流给所述第一绕组41，所述电磁耦合单元40中的所述第一绕组41得电后，在电磁耦合的作用下实现转动；转动的所述第一绕组41带动所述第二绕组42，使所述第二绕组42也同样转动，转动的所述第二绕组42于所述电磁耦合单元40中，切割磁场线，产生交流电，输出给所述第二变流器32；所述第二变流器32将所述第二绕组42输出的交流电进行整流，使之变成直流电后，输出给所述第二电源2，实现电能由所述第一电源1到所述第二电源2的隔离传送。该传送过程中，所述第二电源2还实时反馈电信号给所述第一变流器31，所述第一变流器31接收所述第二电源2反馈的电信号，并根据所述第二电源2反馈的电信号，调整输出给所述第一绕组41的驱动电流；如判断所述第二电源2的电量达到一定值后，所述第一变流器31断开对所述第一绕组41输出的驱动电流，停止对所述第二电源2电量传送。如此，完成电能容量由所述第一电源1向所述第二电源2的隔离传送及传送控制，实现变压及功率转换的作用。

本实用新型双直流电源的功率转换系统，较佳地，还包括控制单元5，所述控制单元5分别与所述第一电源1、所述第二电源2、所述第一变流器31和所述第二变流器32连接。

本实用新型双直流电源的功率转换系统较佳实施方式中，所述第一电源1和所述第二电源2还均用于将自身的电信号实时反馈给所述控制单元5，所述控制单元5根据所述第一电源1和所述第二电源2反馈的电信号，控制所述第一变流器31和所述第二变流器32，以调节功率转换的方向及转换的量，进行功率分配，平衡所述第一电源1和所述第二电源2的电能容量，使所述第一电源1和所述第二电源2在各自的负载下，具有最为平衡、适宜的用电方案。

本实用新型双直流电源的功率转换系统，较佳地，所述第一绕组41和所述第二绕组42位于所述电磁耦合单元40的同一磁场中。所述电磁耦合单元40可包括由所述第一绕组41和所述第二绕组42分别构成的两电磁耦合器，如所述第一绕组41和所述第二绕组42可各自组成一电机，组装的两电机通过机械传动连接；所述电磁耦合单元40也可仅包括由所述第一绕组41和所述第二绕组42共同构成的一电磁耦合器，如所述第一绕组41和所述第二绕组42位于同一电机内，通过同一磁场，实现磁耦合传动。相比前者，后者结构更为简单，不仅具有更小的体积，且因无机械损失，所述第一绕组41和所述第二绕组42间传动的效率也更高。

本实用新型双直流电源的功率转换系统，所述第一电源1和所述第二电源2均为不仅限于电池的电源结构。

本实用新型双直流电源的功率转换系统，所述第一变流器31、所述第二变流器32和所述控制单元5各自均为现有结构。

本实用新型双直流电源的功率转换系统，所述第一变流器31和所述第二变流器32均具有驱动电机或整流的作用，或同时具有驱动电机和整流的作用。本实用新型双直流电源的功率转换系统，所述电磁耦合单元40中相互传动转动的绕组不仅限于包括所述第一绕组41和所述第二绕组42；如图2所示，还可包括第三绕组43、第三电源3和第三变流器33，所述第三绕组43在所述第一绕组41或所述第二绕组42的带动下转动，产生电能，产生的电能经所述第三变流器33转换成直流电后，输出给第三电源3。

本实用新型对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。

Claims (4)

1.一种双直流电源的功率转换系统，其特征在于：包括第一电源、第二电源、第一变流器、第二变流器、以及电磁耦合单元，所述电磁耦合单元包括第一绕组和第二绕组；

所述第一绕组依次连接所述第一变流器和所述第一电源；

所述第二绕组依次连接所述第二变流器和所述第二电源；

所述第一电源还与所述第二变流器连接。

2.根据权利要求1所述的双直流电源的功率转换系统，其特征在于：所述第二电源还与所述第一变流器连接。

3.根据权利要求1所述的双直流电源的功率转换系统，其特征在于：还包括控制单元，所述控制单元分别与所述第一电源、所述第二电源、所述第一变流器和所述第二变流器连接。

4.根据权利要求1所述的双直流电源的功率转换系统，其特征在于：所述第一绕组和所述第二绕组位于所述电磁耦合单元的同一磁场中。

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