【技術實現(xiàn)步驟摘要】
本申請涉及直流轉直流之間的電能轉換，尤其涉及一種超高電壓的雙向功率變換電路、電源模塊及環(huán)路控制方法。
技術介紹
1、隨著新能源行業(yè)和新型電池的大力發(fā)展，傳統(tǒng)的單向流動電力傳輸模式已難以滿足現(xiàn)代能源體系對靈活性、高效性和安全性的需求。電力能源需要在不同電壓等級、不同應用場景之間實現(xiàn)雙向流動，以優(yōu)化資源配置，提高能源利用效率。能夠?qū)崿F(xiàn)能源雙向流動的隔離dc/dc拓撲，相較于傳統(tǒng)dc/dc拓撲需要具備更寬電壓增益轉換比、高功率密度，同時也需要輸入輸出可靠電氣隔離、以及更高變換效率。
2、目前，為了實現(xiàn)超高電壓處理能力和超寬電壓范圍轉換能力，通常采用兩路雙向dc/dc變換拓撲進行輸入并聯(lián)和另一側串并聯(lián)的設計，但由于受限于開關管的應力，該設計無法滿足超高電壓處理能力的要求。此外，傳統(tǒng)技術還采用有兩級拓撲設計以實現(xiàn)雙邊超高電壓處理能力，但模塊成本較高，且變換效率降低。
技術實現(xiàn)思路
1、本申請?zhí)岢鲆环N超高電壓的雙向功率變換電路、電源模塊及環(huán)路控制方法，以期實現(xiàn)雙向dc/dc變換拓撲超高電壓處理能力和超寬電壓范圍轉換能力，以及通過電路設計和環(huán)路控制方法解決兩側串聯(lián)帶來的電壓不均的問題，在實現(xiàn)降低電源器件成本的同時，提高電源模塊的轉換效率。
2、第一方面，本申請實施例提供了一種超高電壓的雙向功率變換電路，包括：第一雙向電壓源、所述第二雙向電壓源、上路雙向dc/dc隔離變換電路、下路雙向dc/dc隔離變換電路、第一串并聯(lián)切換開關、第二串并聯(lián)切換開關、第一上路濾波電容、第一下路
3、所述第一均壓電路與所述第一上路濾波電容和第一下路濾波電容的串聯(lián)電路并聯(lián)連接，所述第一上路濾波電容的輸入端與所述第一雙向電壓源的正極連接，所述第一下路濾波電容的輸出端與所述第一雙向電壓源的負極連接，所述第一串并聯(lián)切換開關的輸入端與所述第一上路濾波電容與第一下路濾波電容的串聯(lián)電路連接，所述第一串并聯(lián)切換開關的輸出端分別與所述上路雙向dc/dc隔離變換電路的輸入端、所述下路雙向dc/dc隔離變換電路的輸入端連接，所述第二串并聯(lián)切換開關的輸入端分別與所述上路雙向dc/dc隔離變換電路的輸出端、所述下路雙向dc/dc隔離變換電路的輸出端連接，所述第二串并聯(lián)切換開關的輸出端與所述第二上路濾波電容和所述第二下路濾波電容的串聯(lián)電路并聯(lián)連接，所述第二上路濾波電容的輸入端與所述第二雙向電壓源的正極連接，所述第二下路濾波電容的輸出端與所述第二雙向電壓源的負極連接；其中，
4、所述上路雙向dc/dc隔離變換電路和所述下路雙向dc/dc隔離變換電路，用于實現(xiàn)所述第一雙向電壓源和所述第二雙向電壓源之間的直流電壓的雙向轉換；
5、所述第一串并聯(lián)切換開關和所述第二串并聯(lián)切換開關，用于將所述上路雙向dc/dc隔離變換電路和所述下路雙向dc/dc隔離變換電路之間的輸入側和輸出側的連接關系置為串聯(lián)關系或者并聯(lián)關系，使得所述超高電壓的雙向功率變換電路切換至不同的輸入輸出工作模式；
6、所述第一均壓電路和所述第二均壓電路，用于實現(xiàn)平衡所述第一上路濾波電容和所述第一下路濾波電容之間的電壓值，以及平衡所述第二上路濾波電容和所述第二下路濾波電容之間的電壓值的功能。
7、第二方面，本申請實施例提供了一種電源模塊，包括如第一方面所述的超高電壓的雙向功率變換電路。
8、第三方面，本申請實施例提供了一種環(huán)路控制方法，應用于第二方面所述的電源模塊，包括：當電源模塊處于第一工作模式、第二工作模式和第三工作模式中的任意一種工作模式時，根據(jù)預設的參考電壓值、電源模塊中的第二雙向電壓源的采樣輸出電壓值和環(huán)路補償器，計算出第一補償電壓值，以及根據(jù)電源模塊中的電容電壓值和環(huán)路補償器，計算出第二補償電壓值，電容電壓值包括第一上路濾波電容對應的第一電容電壓值和第一下路濾波電容對應的第二電容電壓值，或者，第二上路濾波電容對應的第三電容電壓值和第二下路濾波電容對應的第四電容電壓值，第一工作模式為輸入串聯(lián)且輸出并聯(lián)的工作模式，第二工作模式為輸入并聯(lián)且輸出串聯(lián)的工作模式，第三工作模式為輸入串聯(lián)且輸出串聯(lián)的工作模式；
9、根據(jù)第一補償電壓值和第二補償電壓值，控制電源模塊中的目標均壓電路執(zhí)行電壓均衡調(diào)節(jié)操作，并針對第一補償電壓值和第二補償電壓值執(zhí)行上限限幅處理，以生成上路電壓控制值和下路電壓控制值，目標均壓電路由電容電壓值對應的濾波電容確定，目標均壓電路包括第一均壓電路和第二均壓電路；
10、根據(jù)補償電流值和預設的參考電流值確定上路參考電流值和下路參考電流值，補償電流值由第二補償電壓值計算得到；
11、根據(jù)上路參考電流值、電源模塊中的上路雙向dc/dc隔離變換電路的上路采樣輸出電流值和環(huán)路補償器，計算出第一補償電流值，并根據(jù)下路參考電流值、電源模塊中的下路雙向dc/dc隔離變換電路的下路采樣輸出電流值和環(huán)路補償器，計算出第二補償電流值；
12、根據(jù)第一補償電流值和第二補償電流值執(zhí)行上限限幅處理，以生成上路電流控制值和下路電流控制值；
13、基于上路電壓控制值和上路電流控制值中的較小值生成上路驅(qū)動控制信號，并基于下路電壓控制值和下路電流控制值中的較小值生成下路驅(qū)動控制信號；以及，
14、根據(jù)上路驅(qū)動控制信號控制上路雙向dc/dc隔離變換電路中的各個開關管的發(fā)波，以及根據(jù)下路驅(qū)動控制信號控制下路雙向dc/dc隔離變換電路中的各個開關管的發(fā)波。
15、在一個可能的實施例中，第三方面所述的方法還包括：
16、當電源模塊處于第四工作模式時，根據(jù)參考電壓值、采樣輸出電壓值和環(huán)路補償器計算出第三補償電壓值，第四工作模式為輸入并聯(lián)且輸出并聯(lián)的工作模式；
17、根據(jù)預設的上路參考電流值、電源模塊中的上路雙向dc/dc隔離變換電路的上路采樣輸出電流值和環(huán)路補償器，計算出第三補償電流值，并根據(jù)預設的下路參考電流值、電源模塊中的下路雙向dc/dc隔離變換電路的下路采樣輸出電流值和環(huán)路補償器，計算出第四補償電流值；
18、針對第三補償電壓值執(zhí)行上限限幅處理，以生成上路電壓控制值和下路電壓控制值，以及針對第三補償電流值和第四補償電流值執(zhí)行上限限幅處理，以生成下路電流控制值和上路電流控制值；
19、基于上路電壓控制值和上路電流控制值中的較小值生成上路驅(qū)動控制信號，并基于下路電壓控制值和下路電流控制值中的較小值生成下路驅(qū)動控制信號；以及，
20、根據(jù)上路驅(qū)動控制信號控制上路雙向dc/dc隔離變換電路中的各個開關管的發(fā)波，以及根據(jù)下路驅(qū)動控制信號控制下路雙向dc/dc隔離變換電路中的各個開關管的發(fā)波。
21、第四方面，本申請?zhí)峁┝艘环N電源模塊的工作模式切換方法，包括采用如第二方面所述的電源模塊實現(xiàn)輸入串聯(lián)/并聯(lián)，以及輸出串聯(lián)/并聯(lián)的工作模式的切換。
22、在本申請實施例中，超高電壓的雙向功率變換電路通過輸入串并聯(lián)和輸出串并聯(lián)結合的設計方本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術保護點】
1.一種超高電壓的雙向功率變換電路，其特征在于，包括：第一雙向電壓源、第二雙向電壓源、上路雙向DC/DC隔離變換電路、下路雙向DC/DC隔離變換電路、第一串并聯(lián)切換開關、第二串并聯(lián)切換開關、第一上路濾波電容、第一下路濾波電容、第二上路濾波電容、第二下路濾波電容、第一均壓電路和第二均壓電路；
2.根據(jù)權利要求1所述的電路，其特征在于，所述第一均壓電路包括：第一采樣電阻、第三采樣電阻、輸入均壓電感、第一輸入均壓開關管、第二輸入均壓開關管，所述第一輸入均壓開關管的第一端與所述第一雙向電壓源的正極、所述第一上路濾波電容的第一端連接，所述第一輸入均壓開關管的第二端與所述第二輸入均壓開關管的第一端、所述輸入均壓電感的第一端連接，所述第一上路濾波電容的第二端與所述第一下路濾波電容的第一端、所述輸入均壓電感的第二端連接，所述第一采樣電阻的第一端與所述第一上路濾波電容的第二端連接，所述第一采樣電阻的第二端連接至所述上路雙向DC/DC隔離變換電路的第二端，所述第二輸入均壓開關管的第二端與所述第一下路濾波電容的第二端連接，所述第三采樣電阻的第一端與所述第一下路濾波電容的第二端連接，所述第三
3.根據(jù)權利要求2所述的電路，其特征在于，所述第二均壓電路包括第二采樣電阻、第四采樣電阻、輸出均壓電感、第一輸出均壓開關管、第二輸出均壓開關管，所述第一輸出均壓開關管的第一端與所述第二雙向電壓源的正極、所述第二上路濾波電容的第一端連接，所述第一輸出均壓開關管的第二端與所述第二輸出均壓開關管的第一端、所述輸出均壓電感的第一端連接，所述第二上路濾波電容的第二端與所述第二下路濾波電容的第一端、所述輸出均壓電感的第二端連接，所述第二采樣電阻的第一端與所述第二上路濾波電容的第二端連接，所述第二采樣電阻的第二端連接至所述上路雙向DC/DC隔離變換電路的第四端，所述第二輸出均壓開關管的第二端與所述第二下路濾波電容的第二端連接，所述第四采樣電阻的第一端與所述第二下路濾波電容的第二端連接，所述第四采樣電阻的第二端連接至所述下路雙向DC/DC隔離變換電路的第四端；其中，
4.根據(jù)權利要求1所述的電路，其特征在于，所述第一串并聯(lián)切換開關包括第一開關、第二開關、第三開關和第四開關，所述第一開關的第一端與所述第一雙向電壓源的正極、所述第一上路濾波電容的第一端、所述上路雙向DC/DC隔離變換電路的第一端連接，所述第一開關的第二端與所述下路雙向DC/DC隔離變換電路的第一端連接、所述第四開關的第二端連接，所述第二開關的第一端與所述上路雙向DC/DC隔離變換電路的第二端、所述第三開關的第二端連接，所述第二開關的第二端與所述下路雙向DC/DC隔離變換電路的第二端、所述第一下路濾波電容第二端連接，所述第三開關的第一端與所述第一上路濾波電容的第二端、所述第四開關的第一端、所述第一下路濾波電容的第一端；其中，
5.根據(jù)權利要求4所述的電路，其特征在于，所述第二串并聯(lián)切換開關包括第五開關、第六開關、第七開關和第八開關，所述第五開關的第一端與所述上路雙向DC/DC隔離變換電路的第三端、所述第二上路濾波電容、所述第二雙向電壓源的正極連接，所述第五開關的第二端與所述下路雙向DC/DC隔離變換電路的第三端、所述第八開關的第一端連接，所述第六開關的第一端與所述上路雙向DC/DC隔離變換電路的第四端、所述第七開關的第一端連接，所述第六開關的第二段與所述下路雙向DC/DC隔離變換電路的第四端、所述第二下路濾波電容的第二端連接，所述第七開關的第二端與所述第二上路濾波電容的第二端、所述第八開關的第二端、所述第二下路濾波電容的第一端連接；其中，
6.根據(jù)權利要求5所述的電路，其特征在于，當目標串并聯(lián)切換開關從串聯(lián)工作模式切換至并聯(lián)工作模式時，控制所述上路雙向DC/DC隔離變換電路和所述下路雙向DC/DC隔離變換電路停止傳能，所述目標串并聯(lián)切換開關為所述第一串并聯(lián)切換開關或者所述第二串并聯(lián)切換開關，所述串聯(lián)工作模式包括所述輸入串聯(lián)和所述輸出串聯(lián)，所述并聯(lián)工作模式包括所述輸入并聯(lián)和所述輸出并聯(lián)；
7.根據(jù)權利要求6所述的電路，其特征在于，當所述目標串并聯(lián)切換開關從所述并聯(lián)工作模式切換至所述串聯(lián)工作模式時，控制所述上路雙向DC/DC隔離變換電路和所述下路雙向DC/DC隔離變換電路停止傳能；
8.一種電源模塊，其特征在于，包括如權利要求1-7任一項所述的超高電壓的雙向功率變換電路。
9.一種環(huán)路控制方法，其特征在于，應用于所述權利要求8所述的電源模塊，所述方法包括：
10.根據(jù)權利要求9所述的方法，其特征在于，所述方法還包括：
...【技術特征摘要】
1.一種超高電壓的雙向功率變換電路，其特征在于，包括：第一雙向電壓源、第二雙向電壓源、上路雙向dc/dc隔離變換電路、下路雙向dc/dc隔離變換電路、第一串并聯(lián)切換開關、第二串并聯(lián)切換開關、第一上路濾波電容、第一下路濾波電容、第二上路濾波電容、第二下路濾波電容、第一均壓電路和第二均壓電路；
2.根據(jù)權利要求1所述的電路，其特征在于，所述第一均壓電路包括：第一采樣電阻、第三采樣電阻、輸入均壓電感、第一輸入均壓開關管、第二輸入均壓開關管，所述第一輸入均壓開關管的第一端與所述第一雙向電壓源的正極、所述第一上路濾波電容的第一端連接，所述第一輸入均壓開關管的第二端與所述第二輸入均壓開關管的第一端、所述輸入均壓電感的第一端連接，所述第一上路濾波電容的第二端與所述第一下路濾波電容的第一端、所述輸入均壓電感的第二端連接，所述第一采樣電阻的第一端與所述第一上路濾波電容的第二端連接，所述第一采樣電阻的第二端連接至所述上路雙向dc/dc隔離變換電路的第二端，所述第二輸入均壓開關管的第二端與所述第一下路濾波電容的第二端連接，所述第三采樣電阻的第一端與所述第一下路濾波電容的第二端連接，所述第三采樣電阻的第二端連接至所述下路雙向dc/dc隔離變換電路的第二端；其中，
3.根據(jù)權利要求2所述的電路，其特征在于，所述第二均壓電路包括第二采樣電阻、第四采樣電阻、輸出均壓電感、第一輸出均壓開關管、第二輸出均壓開關管，所述第一輸出均壓開關管的第一端與所述第二雙向電壓源的正極、所述第二上路濾波電容的第一端連接，所述第一輸出均壓開關管的第二端與所述第二輸出均壓開關管的第一端、所述輸出均壓電感的第一端連接，所述第二上路濾波電容的第二端與所述第二下路濾波電容的第一端、所述輸出均壓電感的第二端連接，所述第二采樣電阻的第一端與所述第二上路濾波電容的第二端連接，所述第二采樣電阻的第二端連接至所述上路雙向dc/dc隔離變換電路的第四端，所述第二輸出均壓開關管的第二端與所述第二下路濾波電容的第二端連接，所述第四采樣電阻的第一端與所述第二下路濾波電容的第二端連接，所述第四采樣電阻的第二端連接至所述下路雙向dc/dc隔離變換電路的第四端；其中，
4.根據(jù)權利要求1所述的電路，其特征在于，所述第一串并聯(lián)切換開關包括第一開關、第二開關、第三開關和第四開關，所述第一開關的第一端與所...
【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：張凱旋，陳小平，張海東，陳楊浩，吳奕賽，張宇星，朱建國，
申請(專利權)人：深圳市永聯(lián)科技股份有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
還沒有人留言評論。發(fā)表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。