一種帶平衡橋臂的雙電源供電系統(tǒng)技術(shù)方案

本實用新型專利技術(shù)提供一種帶平衡橋臂的雙電源供電系統(tǒng)，包括：交流電源；交流整流模塊，所述交流整流模塊通過開關(guān)SW1連接至交流電源，所述交流整流模塊通過雙向整流線路實現(xiàn)交流輸入的整流和升壓；用于實現(xiàn)電池的升壓和充電的直流整流模塊，所述直流整流模塊與交流整流模塊連接；用于實現(xiàn)逆變輸出的逆變模塊，所述逆變電路與直流整流模塊連接；以及，用于在直流供電時實現(xiàn)母線平衡的平衡模塊，所述平衡模塊通過開關(guān)SW2接地，所述平衡模塊與交流整流模塊實現(xiàn)線路復用。本實用新型專利技術(shù)的交流整流模塊和平衡模塊復用平衡橋臂，只需增加一個切換開關(guān)便可實現(xiàn)線路的復用和正負母線的平衡，在不同模式時其控制方法和時序不同，體積小，成本低，可靠性高。（*該技術(shù)在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】

本技術(shù)涉及一種雙電源供電系統(tǒng)，尤其涉及一種帶平衡橋臂的雙電源供電系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
在現(xiàn)有的雙電源供電系統(tǒng)中，尤其是雙電源輸入的單電池整流系統(tǒng)中，正負母線的平衡問題一直是行業(yè)技術(shù)人員不得不考慮的問題；大部分相關(guān)系統(tǒng)為了控制成本和減小體積，在設計階段就舍棄該項要求，即不做母線平衡的考慮，但是這樣的話，對整機的性能及可靠性都會造成了一定影響，降低了其質(zhì)量和穩(wěn)定性。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本技術(shù)所要解決的技術(shù)問題是需要提供一種成本低、體積小的雙電源供電系統(tǒng)，并實現(xiàn)母線的平衡。對此，本技術(shù)提供一種帶平衡橋臂的雙電源供電系統(tǒng)，包括用于實現(xiàn)交流供電的交流電源；交流整流模塊，所述交流整流模塊通過開關(guān)SWl連接至交流電源，所述交流整流模塊通過交流/直流的雙向整流線路實現(xiàn)交流輸入的整流和升壓；直流整流模塊，所述直流整流模塊與交流整流模塊連接，所述直流整流模塊通過雙向的升壓/降壓線路實現(xiàn)電池的升壓和充電；用于實現(xiàn)直流/交流逆變輸出的逆變模塊，所述逆變電路與直流整流模塊連接；以及，用于在直流供電時實現(xiàn)母線平衡的平衡模塊，所述平衡模塊通過開關(guān)SW2接地，所述平衡模塊與交流整流模塊實現(xiàn)線路復用。其中，所述平衡模塊與交流整流模塊實現(xiàn)線路復用，所述線路復用即為平衡橋臂的復用，所述平衡橋臂通過相互串接的晶體管或場效應管，用于實現(xiàn)電橋的橋臂平衡，所述場效應管并聯(lián)有分立二極管，所述分立二極管為分立功率器件，包括了半導體二極管；所述交流整流模塊是一個交流/直流的雙向整流線路，即通過平衡橋臂實現(xiàn)雙向的交流變直流的整流線路，也稱為雙向的AC/DC整流線路；所述直流整流模塊也稱電池整流電路，通過電池實現(xiàn)直流供電，是一個雙向的直流/直流線路，也稱為雙向的DC/DC線路，所述直流整流模塊通過雙向的升壓/降壓線路以實現(xiàn)電池的升壓和充電；所述逆變模塊用于實現(xiàn)直流/交流的逆變輸出，并與直流整流模塊連接，所述逆變模塊可以采用直流/交流的半橋線路，即DC/AC的半橋式線路，能夠通過半橋式逆變線路實現(xiàn)直流/交流的逆變輸出；所述平衡模塊通過與交流整流模塊復用平衡橋臂，即平衡模塊與交流整流模塊實現(xiàn)線路復用，所述平衡模塊通過開關(guān)SW2接地，也就是說，所述平衡模塊與交流整流模塊的線路復用只增加一個切換開關(guān)便實現(xiàn)了直流供電模式下的正負母線的平衡。本技術(shù)通過線路復用，即平衡橋臂的復用進而實現(xiàn)雙電源供電系統(tǒng)的正負母線平衡，使得成本非常低，體積小，非常適用于中大功率、高可靠性的雙電源供電系統(tǒng)。本技術(shù)的工作模式包括交流供電模式和直流供電模式，在交流供電模式下，交流整流模塊為可雙向流動的半橋線路，交流輸入通過開關(guān)SW1、電感LI、晶體管/場效應管Ql以及晶體管/場效應管Q2實現(xiàn)交流的整流和升壓，交流整流模塊可雙向流動保證了平衡電路實現(xiàn)的簡便性，只需要增加一個開關(guān)SW2即可實現(xiàn)正負母線的平衡；所述直流整流模塊為雙向可流動的直流/直流線路，也為電池充電電路，通過母線給電池充電，交流輸入時母線通過晶體管/場效應管Q3、晶體管/場效應管Q5、晶體管/場效應管Q6、電感L2、電感L3、開關(guān)SW3和開關(guān)SW5組成buck線路，即降壓線路給電池充電；逆變電路為半橋逆變線路。在直流供電模式下，即電池供電模式下，直流整流線路通過晶體管/場效應管Q3、晶體管/場效應管Q5、晶體管/場效應管Q6、電感L2、電感L3、開關(guān)SW3和開關(guān)SW5組成boos線路，即組成升壓線路給母線升壓；平衡模塊通過平衡橋臂與交流輸入時的交流整流線路實現(xiàn)線路復用，即復用電感LI、晶體管/場效應管Ql和晶體管/場效應管Q2，只需要 通過開關(guān)SWl和開關(guān)SW2把輸入端切換至中線，通過控制晶體管/場效應管Ql和晶體管/場效應管Q2的通斷即可實現(xiàn)母線的平衡；逆變電路為半橋逆變線路。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本技術(shù)交流整流模塊和平衡模塊復用平衡橋臂，只需要通過增加一個切換開關(guān)便可實現(xiàn)線路的復用和正負母線的平衡，在不同模式時其控制方法和時序不同；所述不同模式為交流供電模式或直流供電模式，實現(xiàn)了雙電源供電系統(tǒng)的正負母線的平衡，所述電池和交流電源交替保證雙電源供電，體積小，成本低，并且能夠保證雙電源供電系統(tǒng)的性能及可靠性。本技術(shù)尤其適合于中大功率和可靠性要求高的雙電源供電系統(tǒng)。本技術(shù)的進一步改進在于，所述交流整流模塊的雙向整流線路為雙向半橋整流線路。所述雙向半橋整流線路為半橋式AC/DC雙向整流線路，即半橋式交流/直流雙向整流線路，能夠通過在硬件上只增加一個切換開關(guān)，即可實現(xiàn)交流供電模式和直流供電模式的切換，通過修改時序?qū)崿F(xiàn)直流供電模式下的母線平衡，結(jié)構(gòu)簡單，成本低，體積小，與現(xiàn)有技術(shù)相比，通過平衡橋臂的線路復用，僅僅只是增加了一個切換開關(guān)，便實現(xiàn)了正負母線的平衡，在成本上的增加非常少，效果顯著，電路得到了很好的優(yōu)化和改進。本技術(shù)的進一步改進在于，所述雙向半橋整流線路包括串接的晶體管或并聯(lián)有分立二極管的場效應管，所述開關(guān)SWl和開關(guān)SW2通過電感LI連接至雙向半橋整流線路的中點。其中，所述晶體管優(yōu)選為IGBT，即絕緣柵雙極型晶體管；所述場效應管為M0SFET，使用MOSFET時，需并聯(lián)分立二極管；所述開關(guān)SWl和開關(guān)SW2通過電感LI連接至雙向半橋整流線路的中點，即開關(guān)SWl和開關(guān)SW2通過電感LI連接至晶體管或場效應管的中點，能夠在直流供電時，使得平衡模塊的正負母線平衡效果更加顯著，同時還能夠促進實現(xiàn)交流輸入的整流和升壓。本技術(shù)的進一步改進在于，所述雙向半橋整流線路包括串接的晶體管；所述交流電源通過開關(guān)SWl連接至電感LI，電感LI連接至晶體管Ql和晶體管Q2的中點以實現(xiàn)交流輸入的整流。其中，開關(guān)SW1、電感LI、晶體管Ql和晶體管Q2組成半橋式的交流整流線路，即雙向半橋整流線路，所述雙向半橋整流線路對輸入的交流進行整流升壓；開關(guān)SW2、電感LI、晶體管Ql和晶體管Q2組成平衡模塊的平衡橋臂線路，在直流供電模式時，即電池供電模式時，通過控制晶體管Ql和晶體管Q2的通斷實現(xiàn)母線電壓的平衡；開關(guān)SW3、開關(guān)SW5、電感L2、電感L3、晶體管Q3、晶體管Q5和晶體管Q6組成boost/buck線路，即升壓/降壓線路，交流供電模式時組成buck線路(降壓線路)對電池充電，直流供電模式(電池輸入)時組成boost線路(升壓線路)，對母線進行升壓；晶體管Q8和晶體管Q9組成半橋逆變線路實現(xiàn)直流/交流逆變。所述開關(guān)SWl閉合，開關(guān)SW2斷開，則處于交流供電模式；所述開關(guān)SWl斷開，開關(guān)SW2閉合，則處于直流供電模式，進一步采用上述技術(shù)特征，本技術(shù)能夠通過切換開關(guān)進而快速實現(xiàn)交流輸入和直流輸入的切換，同時通過線路復用實現(xiàn)了低成本的正負母線平衡，所述線路復用為交流整流模塊的半橋整流線路和平衡模塊的平衡橋臂復用，結(jié)構(gòu)簡單，體積小，在此基礎(chǔ)上，所述交流整流模塊的半橋整流線路、平衡模塊的平衡橋臂以及直流整流模塊升壓/降壓線路均采用晶體管實現(xiàn)，再進一步促進產(chǎn)品的質(zhì)量和穩(wěn)定性。·本技術(shù)的進一步改進在于，所述雙向半橋整流線路包括串接的場效應管，所述場效應管并聯(lián)有分立二極管；所述交流電源通過開關(guān)SWl連接至電感LI，電感LI連接至場效應管Ql和場效應管Q2的中點以實現(xiàn)交流輸入的整流。其中，開關(guān)SWl、電感LI、場效應管Ql和場效應本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
一種帶平衡橋臂的雙電源供電系統(tǒng)，其特征在于，包括：用于實現(xiàn)交流供電的交流電源；交流整流模塊，所述交流整流模塊通過開關(guān)SW1連接至交流電源，所述交流整流模塊通過交流/直流的雙向整流線路實現(xiàn)交流輸入的整流和升壓；直流整流模塊，所述直流整流模塊與交流整流模塊連接，所述直流整流模塊通過雙向的升壓/降壓線路實現(xiàn)電池的升壓和充電；？用于實現(xiàn)直流/交流逆變輸出的逆變模塊，所述逆變電路與直流整流模塊連接；以及，用于在直流供電時實現(xiàn)母線平衡的平衡模塊，所述平衡模塊通過開關(guān)SW2接地，所述平衡模塊與交流整流模塊實現(xiàn)線路復用。

【技術(shù)特征摘要】

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：何錫生，郝玉龍，陸家珍，
申請(專利權(quán))人：深圳市健網(wǎng)科技有限公司，
類型：實用新型
國別省市：