專利名稱：Ups隔離型雙向直流變換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
UPS隔離型雙向直流變換器技術(shù)領(lǐng)域[0001]本申請屬于UPS領(lǐng)域，尤其涉及UPS隔離型雙向直流變換器。
背景技術(shù)：
[0002]在以往的后備或者在線小功率(3KW以下)的UPS中，直流變換器都是以推挽單向升壓拓?fù)錇橹鳎送負(fù)涫菍⑤^低的電池(作為后備電源)電壓升到所需要的直流母線電壓， 然后再轉(zhuǎn)為后級的逆變輸入。在以往的推挽電路中，只是能量單向傳輸，反過來卻無法對電池有效地充電，從而此拓?fù)湫枰黾油庵玫某潆娖?，而外置的充電器一般采用FLYBACK電路，導(dǎo)致充電功率做不大，充電電流也偏小，如果需要更大的充電電流，就必須并聯(lián)幾塊同樣充電器，成本高，體積大，穩(wěn)定性也不好，因此，使用原有的帶推挽電路的直流變換器，缺點(diǎn)是元件多，總體成本高。由于推挽電路只用于把直流轉(zhuǎn)換成交流，并不用作把交流轉(zhuǎn)換成直流，故如果以不接外置的充電器的方式實(shí)現(xiàn)能量雙向傳輸，就需要在變壓器兩側(cè)均采用全橋電路，或者變壓器低壓側(cè)采用全橋電路且高壓側(cè)采用半橋電路，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本聞。發(fā)明內(nèi)容[0003]本申請的目的是給出結(jié)構(gòu)簡單，實(shí)現(xiàn)成本低的UPS隔離型雙向直流變換器。[0004]發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，在UPS隔離型雙向直流變換器中，一直只被用于把后備電源的直流電轉(zhuǎn)換成交流電的推挽電路其實(shí)也可以用于讓后備電源接受變壓器低壓繞組的交流充電。[0005]在此思路下，給出UPS隔離型雙向直流變換器，其特征是[0006]包括內(nèi)置有開關(guān)管控制單向通斷的推挽電路和半橋電路；[0007]包括變壓器，其低壓繞組經(jīng)推挽電路接到后備電源，其高壓繞組經(jīng)半橋電路接到直流母線電容；[0008]通過導(dǎo)通推挽電路的開關(guān)管并關(guān)斷半橋電路的開關(guān)管，實(shí)現(xiàn)后備電源向直流母線電容升壓放電；[0009]通過關(guān)斷推挽電路的開關(guān)管并導(dǎo)通半橋電路的開關(guān)管，實(shí)現(xiàn)后備電源被直流母線電容降壓充電。[0010]推挽電路作雙向使用，這就不僅能把較低的電池電壓升到所需的直流母線電壓， 再轉(zhuǎn)為后級的逆變輸入，反過來，還可以把變壓器高壓側(cè)的能量傳遞給后備電源，從而實(shí)現(xiàn)對后備電源充電，達(dá)成能量雙向變換的功能，而且兩個(gè)方向的能量轉(zhuǎn)換可為同樣的功率。在變壓器的低壓側(cè)，推挽電路作雙向使用，此處無須均采用全橋電路，結(jié)構(gòu)簡單，實(shí)現(xiàn)成本低。[0011]推挽電路和/或半橋電路的開關(guān)管處可以僅利用開關(guān)管自身的寄生二極管讓充電電流/放電電流通過，也可以用反向二極管并聯(lián)推挽電路和/或半橋電路的開關(guān)管以使充電電流/放電電流通過。[0012]進(jìn)一步地，在變壓器高壓側(cè)串接有續(xù)流電感以保持電流平穩(wěn)。


[0013]圖I是UPS隔離型雙向直流變換器的電路圖。[0014]圖2是另一 UPS隔離型雙向直流變換器的電路圖。[0015]圖3顯示圖I的升壓開關(guān)周期工作狀態(tài)一。[0016]圖4顯示圖I的升壓開關(guān)周期工作狀態(tài)二。[0017]圖5顯示圖I的升壓開關(guān)周期工作狀態(tài)三。[0018]圖6顯示圖I的升壓開關(guān)周期工作狀態(tài)四。[0019]圖7顯示圖I的降壓開關(guān)周期工作狀態(tài)一。[0020]圖8顯示圖I的降壓開關(guān)周期工作狀態(tài)二。[0021]圖9顯示圖I的降壓開關(guān)周期工作狀態(tài)三。[0022]圖10顯示圖I的降壓開關(guān)周期工作狀態(tài)四。
具體實(shí)施方式
[0023]UPS隔離型雙向直流變換器如圖I。變壓器的原邊繞組LI和L2是低壓繞組，其經(jīng)推挽電路接到作為后備電源的電池，推挽電路內(nèi)置有開關(guān)管Ql和Q2控制單向通斷；變壓器的副邊繞組L3是高壓繞組，其經(jīng)半橋電路接到直流母線電容Cl和C2，半橋電路內(nèi)置有開關(guān)管Q3和Q4控制單向通斷。[0024]通過輪流導(dǎo)通推挽電路的開關(guān)管Ql和Q2，并且關(guān)斷半橋電路的開關(guān)管Q3和Q4， 實(shí)現(xiàn)后備電源向直流母線電容升壓放電。首先開關(guān)管Ql導(dǎo)通Q2關(guān)斷，電流流向如圖3所示，電流從電池正極流出，經(jīng)原邊繞組LI和開關(guān)管Ql回到電池負(fù)極，形成回路。由于變壓器原邊繞組LI的2腳連電池正極，根據(jù)變壓器繞組的同名端關(guān)系，變壓器2腳和6腳是同名端，故變壓器副邊繞組L3的6腳電壓為正極，副邊繞組L3通過寄生二極管D4和續(xù)流電感L向直流母線電容C2放電。[0025]然后開關(guān)管Ql關(guān)斷Q2關(guān)斷，此時(shí)續(xù)流電感L的電流還是8腳流向7腳，電流流向如圖4所示，副邊繞組L3通過寄生二極管D4和續(xù)流電感L向直流母線電容C2放電。[0026]然后開關(guān)管Q2導(dǎo)通Ql關(guān)斷，電流流向如圖5所示，電流從電池正極流出，經(jīng)原邊繞組L2和開關(guān)管Q2回到電池負(fù)極；由于變壓器原邊繞組L2的3腳連電池正極，根據(jù)變壓器繞組的同名端關(guān)系，變壓器3腳和5腳是同名端，故變壓器副邊繞組L3的5腳電壓為正極，故副邊繞組L3通過續(xù)流電感L和寄生二極管D3向直流母線電容Cl放電。[0027]然后開關(guān)管Ql關(guān)斷Q2關(guān)斷，此時(shí)續(xù)流電感L上的電流仍為7腳流向8腳，電流流向如圖6所示，副邊繞組L3通過續(xù)流電感L和寄生二極管D3向直流母線電容Cl放電。[0028]上文為正極向的升壓部分，后備電源向直流母線電容升壓放電，構(gòu)成一個(gè)完整的開關(guān)周期。下文為降壓部分，后備電源被直流母線電容降壓充電。[0029]通過輪流導(dǎo)通半橋電路的開關(guān)管Q3和Q4，并且關(guān)斷推挽電路的開關(guān)管Ql和Q2， 實(shí)現(xiàn)后備電源被直流母線電容降壓充電。首先開關(guān)管Q3導(dǎo)通Q4關(guān)斷，電流流向如圖7所示，電流從直流母線電容Cl的正極經(jīng)過開關(guān)管Q3、續(xù)流電感L和副邊繞組L3流回直流母線電容Cl的負(fù)極，形成回路，此時(shí)直流母線電容Cl釋放能量。由于變壓器副邊繞組L3的5 腳電壓為正極，根據(jù)變壓器繞組的同名端關(guān)系，變壓器5腳和3腳是同名端，故變壓器原邊繞組L2的3腳為電壓正極，因此變壓器原邊繞組L2通過開關(guān)管Q2內(nèi)部的寄生二極管對電池充電。[0030]然后開關(guān)管Q3關(guān)斷Q4關(guān)斷，由于續(xù)流電感L電流方向不變，電流流向如圖8所示， 電流還是從續(xù)流電感L經(jīng)過副邊繞組L3，連同直流母線電容C2和寄生二極管D4形成回路， 從而讓直流母線電容C2補(bǔ)充能量。[0031]然后開關(guān)管Q4導(dǎo)通Q3關(guān)斷，電流流向如圖9所示，電流由直流母線電容C2的正極經(jīng)過續(xù)流電感L、變壓器副邊繞組L3和開關(guān)管Q4流回直流母線電容C2的負(fù)極，形成回路，此時(shí)直流母線電容C2釋放能量。由于變壓器副邊繞組L3的6腳電壓為正極，根據(jù)變壓器繞組的同名端關(guān)系，變壓器6腳和2腳為同名端，故變壓器原邊繞組LI的2腳為電壓正極，因此變壓器原邊繞組LI通過開關(guān)管Ql內(nèi)部的寄生二極管對電池充電。[0032]然后開關(guān)管Q4關(guān)斷Q3關(guān)斷，由于續(xù)流電感L電流方向不變，電流流向如圖10所示，電流還是從續(xù)流電感L經(jīng)過副邊繞組L3，連同直流母線電容Cl和寄生二極管D3形成回路，同時(shí)實(shí)現(xiàn)對直流母線電容Cl補(bǔ)充能量。至此構(gòu)成后備電源被直流母線電容降壓充電的一個(gè)完整的開關(guān)周期。[0033]對于推挽電路和/或半橋電路的開關(guān)管，如果開關(guān)管內(nèi)部的寄生二極管讓充電電流/放電電流通過的效果不好，則可以用反向二極管并聯(lián)開關(guān)管以使充電電流/放電電流通過。例如圖2所示，反向二極管Dl并聯(lián)推挽電路的開關(guān)管Q1，反向二極管D2并聯(lián)推挽電路的開關(guān)管Q2。
權(quán)利要求1.UPS隔離型雙向直流變換器，其特征是 包括內(nèi)置有開關(guān)管控制單向通斷的推挽電路和半橋電路； 包括變壓器，其低壓繞組經(jīng)推挽電路接到后備電源，其高壓繞組經(jīng)半橋電路接到直流母線電容； 通過導(dǎo)通推挽電路的開關(guān)管并關(guān)斷半橋電路的開關(guān)管，實(shí)現(xiàn)后備電源向直流母線電容升壓放電； 通過關(guān)斷推挽電路的開關(guān)管并導(dǎo)通半橋電路的開關(guān)管，實(shí)現(xiàn)后備電源被直流母線電容降壓充電。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的UPS隔離型雙向直流變換器，其特征是，推挽電路的開關(guān)管處僅利用開關(guān)管自身的寄生二極管讓充電電流通過。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的UPS隔離型雙向直流變換器，其特征是，有反向二極管并聯(lián)推挽電路的開關(guān)管以使充電電流通過。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的UPS隔離型雙向直流變換器，其特征是，半橋電路的開關(guān)管處僅利用開關(guān)管自身的寄生二極管讓充電電流通過。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的UPS隔離型雙向直流變換器，其特征是，有反向二極管并聯(lián)半橋電路的開關(guān)管以使放電電流通過。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的UPS隔離型雙向直流變換器，其特征是，在變壓器高壓側(cè)串接有續(xù)流電感。
專利摘要UPS隔離型雙向直流變換器，屬于UPS領(lǐng)域，其特征是包括內(nèi)置有開關(guān)管控制單向通斷的推挽電路和半橋電路；包括變壓器，其低壓繞組經(jīng)推挽電路接到后備電源，其高壓繞組經(jīng)半橋電路接到直流母線電容；通過導(dǎo)通推挽電路的開關(guān)管并關(guān)斷半橋電路的開關(guān)管，實(shí)現(xiàn)后備電源向直流母線電容升壓放電；通過關(guān)斷推挽電路的開關(guān)管并導(dǎo)通半橋電路的開關(guān)管，實(shí)現(xiàn)后備電源被直流母線電容降壓充電。在變壓器的低壓側(cè)，推挽電路作雙向使用，此處無須均采用全橋電路，結(jié)構(gòu)簡單，實(shí)現(xiàn)成本低。
文檔編號H02J7/02GK202818147SQ20122052209
公開日2013年3月20日 申請日期2012年10月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月12日
發(fā)明者胡高宏, 曹海軍 申請人:廣東易事特電源股份有限公司