專利名稱：雙向能量傳遞電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明與直流電源的逆變和充電裝置有關(guān)。
背景技術(shù)：
目前，在絕大多數(shù)的應(yīng)急電源的逆變和充電中，充電和逆變是兩個(gè) 單獨(dú)的電路，能量是單方向傳遞的，如圖1所示。其中逆變電路的工作 過程是直流電通過前橋變?yōu)檎?fù)方波，然后通過變壓器升壓，最后通 過后橋的周波變換得到正弦波；充電電路的工作工程是市電先通過整 流橋變?yōu)橹绷?，然后通過降壓斬波電路變?yōu)樗枰闹绷麟姟?

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種可以將充電電路和逆變電路合二為一的 雙向能量傳遞的電路。
本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的
本發(fā)明雙向能量傳遞電路，直流電源與前橋連接，前橋與高頻變壓 器原邊連接，前橋由四只晶體管構(gòu)成，高頻變壓器的副邊與后橋連接， 后橋由八只晶體管構(gòu)成，后橋通過第一、二切換電路與負(fù)載連接，負(fù)截 通過第三切換電路與市電輸入端連接，整流橋的輸出和輸入分別通過第 一切換電路與高頻變壓器副邊連接，通過第二切換電路負(fù)截連接，控制 器分別與切換電路和驅(qū)動(dòng)電路連接，驅(qū)動(dòng)電路的輸出分別與前橋和后橋 連接，第一、二、三切換電路分別由二只繼電器或開關(guān)電路構(gòu)成。
后橋通過第一切換電路與濾波電路連接，濾波電路通過第二切換電 路與負(fù)載連接。
切換電路由第l一6電磁繼電器J1一J6構(gòu)成，第一切換電路的第1、
2繼電器Jl、 J2的公共端1與后橋連接，常開觸點(diǎn)3通過整流橋與第二 切換電路的電磁繼電器J3、 J4的常開觸點(diǎn)連接，第l、 2電磁繼電器的 常閉觸點(diǎn)直接或通過濾波電路與第3、 4電磁繼電器J3、 J4的常閉觸點(diǎn) 連接，第3、 4電磁繼電器的公共端1與負(fù)載和第三切換電路的第5、 6 電磁繼電器J5、 J6的公共端連接，第5、 6繼電器的常開觸點(diǎn)2與市電
4連接，第l一6電磁繼電器的控制端與控制器連接。
前橋由第l一4絕緣柵雙極晶體管VS1—VS4構(gòu)成，第1、 3和第2、 4絕緣柵雙極晶體管分別串連，兩串聯(lián)電路相并聯(lián)與直流電源連接，兩 串聯(lián)電路的中間抽頭與高頻變壓器連接，第l一4絕緣柵雙極晶體管的 發(fā)射極各與一只二極管的負(fù)極連接，二極管的正極與絕緣柵雙極晶體管 的集電極連接，絕緣柵雙極晶體管的控制極分別與第l一4驅(qū)動(dòng)電路的 輸出連接，第l一4驅(qū)動(dòng)電路的輸入分別與控制器連接。
后橋由第5—12絕緣柵雙極晶體管構(gòu)成，第5—8和第9一12絕緣 柵雙極晶體管分別串聯(lián)，兩串聯(lián)電路并聯(lián)后與高頻變壓器副邊連接，兩 串聯(lián)電路的中間抽頭與第一切換電路連接，第5—12絕緣柵雙極晶體管 的發(fā)射極各與一只二極管的負(fù)極連接，二極管的正極與絕緣柵雙極晶體 管的集電極連接，第6、 8、 10、 12、絕緣柵雙極晶體管的發(fā)射極分別與 第5、 7、 9、 ll絕緣柵雙極晶體管的發(fā)射極連接，第5—12絕緣柵雙極 晶體管的控制極分別與第5—12驅(qū)動(dòng)電路的輸出連接，第5—12驅(qū)動(dòng)電 路的輸入分別與控制器連接。 '
本發(fā)明提供一種雙向能量傳遞的電路，它是由主電路和切換電路組 成，其中主電路由前橋、高頻變壓器和后橋組成。
本發(fā)明提供了一種可以能量雙向傳遞的電路，它是由以下兩個(gè)回路 實(shí)現(xiàn)的(如圖2所示)
逆變回路直流電依次通過前橋(此時(shí)的作用為逆變)、高頻變壓 器、后橋(此時(shí)的作用是周波變換)禾n LC濾波使電壓輸出為正弦波。 此時(shí)的切換電路將周波變換的輸出和LC濾波連起來，這樣輸出的正弦 波的波形要好的多。
充電回路此時(shí)的切換電路將后橋和整流橋連起來。市電依次通過 整流橋整流、后橋(此時(shí)的作用是逆變)、高頻變壓器、前橋(此時(shí)的 作用是整流)輸出直流電。
需要說明的是
所述前橋和后橋在逆變和充電兩個(gè)過程中的工作原理和實(shí)際參與
工作的IGBT.(絕緣柵雙極晶體管)的數(shù)目是不一樣的；
所述的IGBT (絕緣柵雙極晶體管)的通斷控制是由控制器和相應(yīng)的
驅(qū)動(dòng)電路完成的。
本發(fā)明的工作過程由逆變回路的工作過程和充電回路的工作過程
5構(gòu)成
逆變回路的工作過程直流電通過由四只IGBT(絕緣柵雙極晶體管) 組成前橋(此時(shí)的作用為逆變)變成正負(fù)方波，然后通過高頻變壓器升
壓，接著通過由八只IGBT (絕緣柵雙極晶體管)構(gòu)成的后橋(此時(shí)的作
用是周波變換)使電壓輸出為正弦波，此時(shí)的切換電路將周波變換的輸
出和LC濾波連起來，這樣輸出的正弦波的波形要好的多。
充電回路的工作過程此時(shí)的切換電路將后橋和整流橋連起來。市
電通過整流橋整流，然后通過后橋(此時(shí)的作用是逆變)變?yōu)檎?fù)方波， 然后通過高頻變壓器降壓，接著通過前橋(此時(shí)的作用是整流)輸出直流電。
本發(fā)明的有益效果是將傳統(tǒng)的充電、逆變兩個(gè)單獨(dú)的電路合二為 一，通過繼電器切換使其工作于不同的模式，提供了一個(gè)可以實(shí)現(xiàn)逆變 和充電的能量雙向流動(dòng)的電路。另外，由于本電路的器件和控制采用的 是高頻，這將大大地提高電壓轉(zhuǎn)化效率，減小濾波電容電感的體積。


圖1傳統(tǒng)的逆變和充電電路
圖2是本發(fā)明電路的框圖 圖3是本發(fā)明電路的原理圖
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明包括如下部分1是蓄電池，VS1—VS4， VS5a—VS8a， VS5b 一VS8b是IGBT (絕緣柵雙極晶體管)，2是高頻變壓器，J1一J6是電磁 繼電器(電磁繼電器有5個(gè)端子，l是公共端，2是常開，3是常閉，4 和5是控制端)，3是電感，4是電容，5是整流橋；DSP是控制器，M57962L 是驅(qū)動(dòng)電路。
本發(fā)明按照下述兩個(gè)回路實(shí)現(xiàn)(如圖3所示)
1、逆變回路控制器發(fā)出信號(hào)使切換電路的繼電器動(dòng)作將觸點(diǎn)1 和3連接起來，此時(shí)后橋的輸出接的是LC濾波器。直流電首先通過前 橋(此時(shí)的工作原理是逆變)，其工作過程是管子VS1和VS4同時(shí)開通 的時(shí)候管子VS2和VS3關(guān)斷，反之，管子VS2和VS3同時(shí)開通的時(shí)候管 子VS1和VS4關(guān)斷。VS1和VS4、 VS2和VS3不能同時(shí)開通，如果同時(shí)開 通將會(huì)發(fā)生短路。管子高速開通和關(guān)斷將直流電變成高頻的正負(fù)方波。 當(dāng)管子VS1和VS4開通時(shí)，電流從電源正依次通過VS1、變壓器原邊，然后通過VS4回到電源負(fù)端形成一個(gè)完整回路，設(shè)此時(shí)變壓器副邊產(chǎn)生 的是正電壓波型；當(dāng)管子VS2和VS3通時(shí)，電流從電源正依次通過VS2、 變壓器原邊，然后通過VS3回到電源負(fù)端形成一個(gè)完整回路，設(shè)此時(shí)變 壓器副邊產(chǎn)生的是負(fù)電壓波型。然后通過高頻變壓器升壓，接著通過后 橋進(jìn)行周波變換。其工作過程是管子VS5a、 VS6b、 VS7b、 VS8a同時(shí) 開通而此時(shí)管子VS5b、 VS6a、 VS7a、 VS8b關(guān)斷，當(dāng)變壓器副邊同名端 電壓為正時(shí)，電流從同名端出發(fā)依次經(jīng)過VS5a、 VS5b的反并聯(lián)二極管、 LC濾波、負(fù)載、VS8a、 VS8b的反并聯(lián)二極管回到副邊的另外一端形成 一個(gè)完整的回路。當(dāng)變壓器副邊同名端電壓為負(fù)時(shí)，電流從另一端出發(fā) 經(jīng)過VS7b、 VS7a的反并聯(lián)二極管、LC濾波、負(fù)載、VS6b、 VS6a的反并
聯(lián)二極管回到同名端形成一個(gè)完整的回路。此時(shí)負(fù)載得到的電壓都是上 正下負(fù)；反之，負(fù)載得到的電壓都是下正上負(fù)。如果管子的開關(guān)頻率是 50HZ,則將輸出50HZ正弦波。輸出的正弦波通過LC濾波，這樣將使正
弦波的波形要好的多；
2、充電回路此時(shí)控制器發(fā)出信號(hào)使切換電路動(dòng)作將電磁繼電器 觸點(diǎn)1和2連起來，從而將后橋和整流橋連起來。市電通過整流橋整流， 然后通過后橋(此時(shí)的作用是逆變)變?yōu)檎?fù)方波，此時(shí)只有VS5b、 VS8b、 VS7a、 VS6a四只管子工作。其中VS5b、 VS8b開通其它管子關(guān)閉時(shí)同名 端電壓為正，VS7a、 VS6a開通其它管子關(guān)閉時(shí)同名端電壓為負(fù)。通過調(diào) 節(jié)占空比，可調(diào)節(jié)輸出電壓的幅值。然后通過高頻變壓器降壓，接著通 過前橋(此時(shí)前橋是由IGBT內(nèi)部反并聯(lián)的二極管構(gòu)成的整流橋)整流 輸出直流電。
權(quán)利要求
1、雙向能量傳遞電路，其特征在于直流電源與前橋連接，前橋與高頻變壓器原邊連接，前橋由四只晶體管構(gòu)成，高頻變壓器的副邊與后橋連接，后橋由八只晶體管構(gòu)成，后橋通過第一、二切換電路與負(fù)載連接，負(fù)截通過第三切換電路與市電輸入端連接，整流橋的輸出和輸入分別通過第一切換電路與高頻變壓器副邊連接，通過第二切換電路負(fù)截連接，控制器分別與切換電路和驅(qū)動(dòng)電路連接，驅(qū)動(dòng)電路的輸出分別與前橋和后橋連接，第一、二、三切換電路分別由二只繼電器或開關(guān)電路構(gòu)成。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路，其特征在于后橋通過第一切換電 路與濾波電路連接，濾波電路通過第二切換電路與負(fù)載連接。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電路，其特征在于切換電路由第1 一6電磁繼電器Jl—J6構(gòu)成，第一切換電路的第1、 2繼電器Jl、 J2的 公共端(1)與后橋連接，常開觸點(diǎn)(3)通過整流橋與第二切換電路的 電磁繼電器J3、 J4的常開觸點(diǎn)連接，第l、 2電磁繼電器的常閉觸點(diǎn)直 接或通過濾波電路與第3、 4電磁繼電器J3、 J4的常閉觸點(diǎn)連接，第3、 4電磁繼電器的公共端(1)與負(fù)載和第三切換電路的第5、 6電磁繼電 器J5、 J6的公共端連接，第5、 6繼電器的常開觸點(diǎn)(2)與市電連接， 第l一6電磁繼電器的控制端與控制器連接。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的電路，其特征在于前橋由第1一4絕緣柵 雙極晶體管VS1—VS4構(gòu)成，第l、 3和第2、 4絕緣柵雙極晶體管分別 串連，兩串聯(lián)電路相并聯(lián)與直流電源連接，兩串聯(lián)電路的中間抽頭與高 頻變壓器連接，第l一4絕緣柵雙極晶體管的發(fā)射極各與一只二極管的 負(fù)極連接，二極管的正極與絕緣柵雙極晶體管的集電極連接，絕緣柵雙 極晶體管的控制極分別與第l一4驅(qū)動(dòng)電路的輸出連接，第l一4驅(qū)動(dòng)電 路的輸入分別與控制器連接。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路，其特征在于后橋由第5—12絕緣 柵雙極晶體管構(gòu)成，第5—8和第9一12絕緣柵雙極晶體管分別串聯(lián)， 兩串聯(lián)電路并聯(lián)后與高頻變壓器副邊連接，兩串聯(lián)電路的中間抽頭與第 一切換電路連接，第5—12絕緣柵雙極晶體管的發(fā)射極各與一只二極管的負(fù)極連接，二極管的正極與絕緣柵雙極晶體管的集電極連接，第6、8、10、 12、絕緣柵雙極晶體管的發(fā)射極分別與第5、 7、 9、 ll絕緣柵雙極 晶體管的發(fā)射極連接，第5—12絕緣柵雙極晶體管的控制極分別與第5 一12驅(qū)動(dòng)電路的輸出連接，第5—12驅(qū)動(dòng)電路的輸入分別與控制器連接。
全文摘要
本發(fā)明為雙向能量傳遞電路，解決已有的直流電源的逆變和充電由兩個(gè)獨(dú)立的電路實(shí)現(xiàn)，能量單方向傳遞，電壓轉(zhuǎn)化率低，濾波電路體積大的問題。直流電源與前橋連接，前橋與高頻變壓器原邊連接，前橋由四只晶體管構(gòu)成，高頻變壓器的副邊與后橋連接，后橋由八只晶體管構(gòu)成，后橋通過第一、二切換電路與負(fù)載連接，負(fù)截通過第三切換電路與市電輸入端連接，整流橋的輸出和輸入分別通過第一切換電路與高頻變壓器副邊和負(fù)截連接，控制器分別與切換電路和驅(qū)動(dòng)電路連接，驅(qū)動(dòng)電路的輸出分別與前橋連接，通過第二切換電路后橋連接，第一、二、三切換電路分別由二只繼電器或開關(guān)電路構(gòu)成。
文檔編號(hào)H02M3/24GK101494420SQ200910058549
公開日2009年7月29日 申請(qǐng)日期2009年3月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月10日
發(fā)明者唐德煒, 李迅波, 胡天友, 陸明龍 申請(qǐng)人:成都科星電器橋架有限公司