一種充放電式dc-dc轉(zhuǎn)換電路及新能源發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供一種充放電式DC-DC轉(zhuǎn)換電路。在儲(chǔ)能裝置充電時(shí)，對第一開關(guān)管和第二開關(guān)管進(jìn)行交替導(dǎo)通控制，通過由第一半導(dǎo)體開關(guān)管、第一開關(guān)管、第二開關(guān)管、耦合電感L及電容C2構(gòu)成同步整流BUCK電路對儲(chǔ)能裝置進(jìn)行充電，同時(shí)通過磁集成的耦合電感L的第一繞組、第二半導(dǎo)體開關(guān)及電容C3對負(fù)載供電；在儲(chǔ)能裝置放電時(shí)，儲(chǔ)能裝置的正極輸出直流電通過由耦合電感L、第二開關(guān)管、第二半導(dǎo)體開關(guān)及電容C3構(gòu)成高升壓比BOOST電路為負(fù)載供電，同時(shí)由第一開關(guān)管和電容C1對第二開關(guān)管的輸入端所產(chǎn)生的電壓尖峰進(jìn)行有源鉗位，并在電容C1電壓達(dá)到預(yù)設(shè)電壓值時(shí)將電容C1中的電能反饋回儲(chǔ)能裝置以進(jìn)行充電，從而提高直流電的轉(zhuǎn)換效率和利用率以及功率密度比，且降低成本。
【專利說明】—種充放電式DC-DC轉(zhuǎn)換電路及新能源發(fā)電系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于電轉(zhuǎn)換領(lǐng)域，尤其涉及一種充放電式DC-DC轉(zhuǎn)換電路及新能源發(fā)電系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，在很多領(lǐng)域都會(huì)應(yīng)用到DC-DC轉(zhuǎn)換電路為負(fù)載提供具有預(yù)設(shè)電壓的直流電，且在需要同時(shí)具備充電和放電功能時(shí)，對于電轉(zhuǎn)換效率的要求比較高，例如在光伏發(fā)電系統(tǒng)中，由于光的不穩(wěn)定性和光伏組件的PV特性，其采用太陽能最大功率點(diǎn)跟蹤(MPPT, Maximum Power Point Tracking)控制器對太陽能板的發(fā)電電壓進(jìn)行實(shí)時(shí)偵測,并追蹤最高電壓電流值，進(jìn)而使光伏發(fā)電系統(tǒng)以最高效率對儲(chǔ)能裝置充電，然而由于光的時(shí)效性，白天有光照而夜間無光照，這樣就需要在白天對太陽能板所輸出的直流電以最大直流電轉(zhuǎn)換效率進(jìn)行轉(zhuǎn)換為儲(chǔ)能裝置充電，還需要在夜間以最大利用效率為負(fù)載供電。而在其他領(lǐng)域也是如此，很多時(shí)候都存在因直流電轉(zhuǎn)換效率低而無法對儲(chǔ)能裝置實(shí)現(xiàn)高效充電，且又因電能利用率低而無法對負(fù)載實(shí)現(xiàn)高效放電，所以現(xiàn)有技術(shù)目前還缺乏能夠滿足這兩種需求的DC-DC轉(zhuǎn)換電路以提高對直流電的轉(zhuǎn)換效率和利用率。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0003]本實(shí)用新型提供了一種充放電式DC-DC轉(zhuǎn)換電路，旨在提高對直流電的轉(zhuǎn)換效率和利用率。
[0004]本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種充放電式DC-DC轉(zhuǎn)換電路，與控制器、儲(chǔ)能裝置及負(fù)載連接，所述充放電式DC-DC轉(zhuǎn)換電路包括:
[0005]第一半導(dǎo)體開關(guān)、電容Cl、第一開關(guān)管、第二開關(guān)管、耦合電感L、電容C2、第二半導(dǎo)體開關(guān)以及電容C3 ；
[0006]所述第一半導(dǎo)體開關(guān)的輸入端連接直流電的正極，所述第一半導(dǎo)體開關(guān)的輸出端與所述電容Cl的第一端共接于所述第一開關(guān)管的輸入端，所述第一開關(guān)管的輸出端與所述第二開關(guān)管的輸入端共接于所述耦合電感L的第一繞組的異名端與第二繞組的同名端的共接點(diǎn)，所述耦合電感L的第二繞組的異名端與所述電容C2的第一端共接于所述儲(chǔ)能裝置的正端，所述耦合電感L的第一繞組的同名端連接所述第二半導(dǎo)體開關(guān)的輸入端，所述第二半導(dǎo)體開關(guān)的輸出端與所述電容C3的第一端共接于所述負(fù)載的正極端，所述電容C3的第二端與所述負(fù)載的負(fù)極端、所述電容C2的第二端、所述儲(chǔ)能裝置的負(fù)端、所述第二開關(guān)管的輸出端以及所述電容Cl的第二端共接于所述直流電的負(fù)極，所述第一開關(guān)管的控制端和所述第二開關(guān)管的控制端連接于所述控制器。
[0007]本實(shí)用新型還提供了 一種包括上述充放電式DC-DC轉(zhuǎn)換電路的新能源發(fā)電系統(tǒng)。
[0008]本實(shí)用新型通過采用包括第一半導(dǎo)體開關(guān)、電容Cl、第一開關(guān)管、第二開關(guān)管、耦合電感L、電容C2、第二半導(dǎo)體開關(guān)以及電容C3的充放電式DC-DC轉(zhuǎn)換電路。在儲(chǔ)能裝置充電時(shí)，由控制器對第一開關(guān)管和第二開關(guān)管進(jìn)行交替導(dǎo)通控制以實(shí)現(xiàn)帶同步整流的降壓式最大功率點(diǎn)跟蹤功能對儲(chǔ)能裝置進(jìn)行充電，通過由第一半導(dǎo)體開關(guān)管、第一開關(guān)管、第二開關(guān)管、耦合電感L及電容C2構(gòu)成的同步整流BUCK電路對儲(chǔ)能裝置進(jìn)行充電，同時(shí)通過磁集成的耦合電感L的第一繞組、第二半導(dǎo)體開關(guān)及電容C3對負(fù)載供電；在儲(chǔ)能裝置放電時(shí)，儲(chǔ)能裝置的正極輸出直流電通過由耦合電感L、第二開關(guān)管、第二半導(dǎo)體開關(guān)及電容C3構(gòu)成的高升壓比的BOOST電路為負(fù)載供電，同時(shí)由第一開關(guān)管和電容Cl對稱合電感L在第二開關(guān)管的輸入端所產(chǎn)生的電壓尖峰進(jìn)行有源鉗位，并在電容Cl的電壓達(dá)到預(yù)設(shè)電壓值時(shí)，由控制器控制第一開關(guān)管和第二開關(guān)管構(gòu)成BUCK電路將電容Cl所存儲(chǔ)的電能通過耦合電感L的第二繞組反饋回儲(chǔ)能裝置以進(jìn)行充電，從而提高了直流電的轉(zhuǎn)換效率和利用率，提高了功率密度比，且降低了電路成本。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1是本實(shí)用新型一實(shí)施例提供的充放電式DC-DC轉(zhuǎn)換電路的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0010]圖2是本實(shí)用新型一實(shí)施例提供的充放電式DC-DC轉(zhuǎn)換電路的示例電路結(jié)構(gòu)圖；
[0011]圖3是本實(shí)用新型另一實(shí)施例提供的充放電式DC-DC轉(zhuǎn)換電路的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012]圖4是本實(shí)用新型另一實(shí)施例提供的充放電式DC-DC轉(zhuǎn)換電路的示例電路結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。
[0014]圖1示出了本實(shí)用新型一實(shí)施例提供的充放電式DC-DC轉(zhuǎn)換電路的結(jié)構(gòu)示意圖，為了便于說明，僅示出了與本實(shí)用新型相關(guān)部分，詳述如下:
[0015]本實(shí)用新型實(shí)施例提供的充放電式DC-DC轉(zhuǎn)換電路100與控制器200、儲(chǔ)能裝置300及負(fù)載400連接，充放電式DC-DC轉(zhuǎn)換電路100包括:
[0016]第一半導(dǎo)體開關(guān)101、電容Cl、第一開關(guān)管102、第二開關(guān)管103、稱合電感L、電容C2、第二半導(dǎo)體開關(guān)104以及電容C3 ；
[0017]第一半導(dǎo)體開關(guān)101的輸入端連接直流電DC的正極+，第一半導(dǎo)體開關(guān)101的輸出端與電容Cl的第一端共接于第一開關(guān)管102的輸入端，第一開關(guān)管102的輸出端與第二開關(guān)管103的輸入端共接于耦合電感L的第一繞組的異名端與第二繞組的同名端的共接點(diǎn)，耦合電感L的第二繞組的異名端與電容C2的第一端共接于儲(chǔ)能裝置300的正端+，耦合電感L的第一繞組的同名端連接第二半導(dǎo)體開關(guān)104的輸入端，第二半導(dǎo)體開關(guān)104的輸出端與電容C3的第一端共接于負(fù)載400的正極端，電容C3的第二端與負(fù)載400的負(fù)極端、電容C2的第二端、儲(chǔ)能裝置300的負(fù)端_、第二開關(guān)管103的輸出端以及電容Cl的第二端共接于直流電DC的負(fù)極_，第一開關(guān)管102的控制端和第二開關(guān)管103的控制端連接于控制器200。
[0018]在儲(chǔ)能裝置300充電時(shí)，控制器200對第一開關(guān)管102和第二開關(guān)管103進(jìn)行交替導(dǎo)通控制，通過由第一半導(dǎo)體開關(guān)管101、第一開關(guān)管102、第二開關(guān)管103、耦合電感L及電容C2構(gòu)成的同步整流BUCK電路對儲(chǔ)能裝置300進(jìn)行充電，同時(shí)通過具備磁集成功能的耦合電感L的第一繞組、第二半導(dǎo)體開關(guān)104及電容C3對負(fù)載400供電。
[0019]在儲(chǔ)能裝置300放電時(shí)，儲(chǔ)能裝置300的正端輸出直流電通過由具備磁集成功能的耦合電感L、第二開關(guān)管、第二半導(dǎo)體開關(guān)及電容C3構(gòu)成BOOST電路為負(fù)載400供電，同時(shí)由第一開關(guān)管102和電容Cl對第二開關(guān)管103的輸入端所產(chǎn)生的電壓尖峰進(jìn)行有源鉗位，并在電容Cl的電壓達(dá)到預(yù)設(shè)電壓值時(shí)將電容Cl中的電能反饋回儲(chǔ)能裝置300以進(jìn)行充電。
[0020]在本實(shí)用新型實(shí)施例中，儲(chǔ)能裝置300具體可以是蓄電池，蓄電池的正極和負(fù)極分別對應(yīng)儲(chǔ)能裝置300的正端+和負(fù)端控制器200可以是太陽能最大功率點(diǎn)跟蹤控制器或其他具備脈沖輸出能力的控制器，當(dāng)控制器200為太陽能最大功率點(diǎn)跟蹤控制器時(shí)，其根據(jù)是否有光照以確定當(dāng)前時(shí)間是屬于白天或夜間，并在白天時(shí)分別輸出脈沖信號至第一開關(guān)管102的控制端和第二開關(guān)管103的控制端以控制第一開關(guān)管102和第二開關(guān)管103交替導(dǎo)通工作以實(shí)現(xiàn)帶同步整流功能的BUCK電路架構(gòu)，并通過耦合電感L的第二繞組及電容C2對儲(chǔ)能裝置300進(jìn)行充電，其中，在第一開關(guān)管102導(dǎo)通，第二開關(guān)管103關(guān)斷時(shí)，直流電DC通過由第一半導(dǎo)體開關(guān)101、電容Cl、第一開關(guān)管102、稱合電感L的第二繞組及電容C2構(gòu)成的BUCK電路對儲(chǔ)能裝置300充電，此時(shí)第一開關(guān)管102作為該BUCK電路的整流管；而在第一開關(guān)管102關(guān)斷，第二開關(guān)管103導(dǎo)通時(shí)，由于耦合電感L的第二繞組的異名端會(huì)釋放電能，所以由第二開關(guān)管103、耦合電感L的第二繞組及電容C2構(gòu)成的BUCK電路對儲(chǔ)能裝置300充電，此時(shí)第二開關(guān)管103作為該BUCK電路的續(xù)流管。由此可見，控制第一開關(guān)管102和第二開關(guān)管103交替導(dǎo)通工作以實(shí)現(xiàn)通過帶同步整流的降壓式最大功率點(diǎn)跟蹤功能對儲(chǔ)能裝置300進(jìn)行充電，從而能夠有效地提高直流電的轉(zhuǎn)換效率，也是提高了對儲(chǔ)能裝置300的充電效率。此外，在上述第一開關(guān)管102和第二開關(guān)管103交替導(dǎo)通工作的過程中，直流電還會(huì)同時(shí)由耦合電感L以磁集成技術(shù)作用通過其第一繞組、第二半導(dǎo)體開關(guān)104及電容C3對負(fù)載400進(jìn)行供電。而在儲(chǔ)能裝置300需要放電時(shí)(如夜間)，第一開關(guān)管102關(guān)斷，而第二開關(guān)管103按照一定的占空比實(shí)現(xiàn)通斷，則儲(chǔ)能裝置300會(huì)釋放直流電通過由耦合電感L、第二開關(guān)管103、第二半導(dǎo)體開關(guān)104及電容C3構(gòu)成的升壓式BOOST電路以高升壓比對負(fù)載400放電(此時(shí)第二開關(guān)管103作為該BOOST電路的開關(guān)管，且耦合電感L以倍壓匝比工作)，在此過程中，第二開關(guān)管103的漏極會(huì)因耦合電感L的漏感而產(chǎn)生電壓尖峰，則此時(shí)由第一開關(guān)管102和電容Cl構(gòu)成的有源鉗位電路(其中第二開關(guān)管103作為有源鉗位管)對第二開關(guān)管103的輸入端(即耦合電感L的第二繞組的同名端)進(jìn)行電壓鉗位和儲(chǔ)能以克服該電壓尖峰，且當(dāng)電容Cl的電壓達(dá)到預(yù)設(shè)電壓值時(shí)，控制器200控制第一開關(guān)管102和第二開關(guān)管103構(gòu)成BUCK電路，并通過第一開關(guān)管102將克服電壓尖峰時(shí)電容Cl所存儲(chǔ)的電能反饋回儲(chǔ)能裝置300以進(jìn)行充電，這樣就能進(jìn)一步提升對直流電的轉(zhuǎn)換效率。
[0021]進(jìn)一步地，第一半導(dǎo)體開關(guān)101具體可以是二極管、三極管、MOS管、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor,絕緣柵雙極型晶體管)或其他具備開關(guān)特性的半導(dǎo)體器件；如圖2所示，當(dāng)?shù)谝话雽?dǎo)體開關(guān)101為二極管Dl時(shí)，二極管Dl的陽極和陰極分別為第一半導(dǎo)體開關(guān)101的輸入端和輸出端；而當(dāng)?shù)谝话雽?dǎo)體開關(guān)101為三極管、MOS管、絕緣柵雙極型晶體管或其他具備開關(guān)特性的半導(dǎo)體器件時(shí)，第一半導(dǎo)體開關(guān)101還連接控制器200，并以實(shí)現(xiàn)二極管特性為目的確定所選用的半導(dǎo)體器件的端極與第一半導(dǎo)體開關(guān)101的輸入端和輸出端的對應(yīng)關(guān)系。
[0022]進(jìn)一步地，第一開關(guān)管102具體可以是MOS管、三極管、IGBT (Insulated GateBipolar Transistor,絕緣柵雙極型晶體管)或其他具備開關(guān)特性的半導(dǎo)體器件；如圖2所示，當(dāng)?shù)谝婚_關(guān)管102為NMOS管Ql時(shí)，NMOS管Ql的漏極、源極及柵極分別為第一開關(guān)管102的輸入端、輸出端及控制端；而當(dāng)?shù)谝婚_關(guān)管102為三極管、IGBT或其他具備開關(guān)特性的半導(dǎo)體器件時(shí)，以第一開關(guān)管102的輸入端輸入電流、輸出端輸出電流、控制端接收控制器200的控制脈沖為依據(jù)確定所選用的半導(dǎo)體器件的端極與第一開關(guān)管102輸入端、輸出端及控制端的對應(yīng)關(guān)系。
[0023]進(jìn)一步地，第二開關(guān)管103具體可以是MOS管、三極管、IGBT (Insulated GateBipolar Transistor,絕緣柵雙極型晶體管)或其他具備開關(guān)特性的半導(dǎo)體器件；而當(dāng)?shù)诙_關(guān)管103為三極管、IGBT或其他具備開關(guān)特性的半導(dǎo)體器件時(shí)，以第二開關(guān)管103的輸入端輸入電流、輸出端輸出電流、控制端接收控制器200的控制脈沖為依據(jù)確定所選用的半導(dǎo)體器件的端極與第二開關(guān)管103輸入端、輸出端及控制端的對應(yīng)關(guān)系。
[0024]進(jìn)一步地，第二半導(dǎo)體開關(guān)104具體可以是二極管、三極管、MOS管或其他具備開關(guān)特性的半導(dǎo)體器件；如圖2所示，當(dāng)?shù)诙雽?dǎo)體開關(guān)104為二極管D2時(shí)，二極管D2的陽極和陰極分別為第二半導(dǎo)體開關(guān)104的輸入端和輸出端；而當(dāng)?shù)诙雽?dǎo)體開關(guān)104為三極管、MOS管、絕緣柵雙極型晶體管或其他具備開關(guān)特性的半導(dǎo)體器件時(shí)，第二半導(dǎo)體開關(guān)104還連接控制器200，并以實(shí)現(xiàn)二極管特性為目的確定所選用的半導(dǎo)體器件的端極與第二半導(dǎo)體開關(guān)104的輸入端和輸出端的對應(yīng)關(guān)系。
[0025]本實(shí)用新型一實(shí)施例還提供了一種包括上述充放電式DC-DC轉(zhuǎn)換電路100的新能源發(fā)電系統(tǒng)，該新能源發(fā)電系統(tǒng)可以是太陽能發(fā)電系統(tǒng)、風(fēng)能發(fā)電系統(tǒng)或地?zé)崮馨l(fā)電系統(tǒng)等對可再生能源進(jìn)行利用以實(shí)現(xiàn)電力輸出的發(fā)電系統(tǒng)。
[0026]本實(shí)用新型一實(shí)施例通過采用包括第一半導(dǎo)體開關(guān)101、電容Cl、第一開關(guān)管102、第二開關(guān)管103、耦合電感L、電容C2、第二半導(dǎo)體開關(guān)104以及電容C3的充放電式DC-DC轉(zhuǎn)換電路。在儲(chǔ)能裝置充電時(shí)，由控制器200對第一開關(guān)管102和第二開關(guān)管103進(jìn)行交替導(dǎo)通控制以實(shí)現(xiàn)帶同步整流的降壓式最大功率點(diǎn)跟蹤功能對儲(chǔ)能裝置300進(jìn)行充電，并通過由第一半導(dǎo)體開關(guān)管101、第一開關(guān)管102、第二開關(guān)管103、稱合電感L及電容C2構(gòu)成的同步整流BUCK電路對儲(chǔ)能裝置300進(jìn)行充電，同時(shí)通過磁集成的耦合電感L的第一繞組、第二半導(dǎo)體開關(guān)104及電容C3對負(fù)載供電；在儲(chǔ)能裝置300放電時(shí)，儲(chǔ)能裝置300的正極輸出直流電通過由耦合電感L、第二開關(guān)管103、第二半導(dǎo)體開關(guān)104及電容C3構(gòu)成的高升壓比的BOOST電路為負(fù)載供電，同時(shí)由第一開關(guān)管102和電容Cl對耦合電感L在第二開關(guān)管103的輸入端所產(chǎn)生的電壓尖峰進(jìn)行有源鉗位，并在電容Cl的電壓達(dá)到預(yù)設(shè)電壓值時(shí)，由控制器200控制第一開關(guān)管102和第二開關(guān)管103構(gòu)成BUCK電路將電容Cl所存儲(chǔ)的電能通過耦合電感L的第二繞組反饋回儲(chǔ)能裝置300以進(jìn)行充電，從而提高了直流電的轉(zhuǎn)換效率和利用率，提高了功率密度比，且降低了電路成本。
[0027]在本實(shí)用新型另一實(shí)施例中，如圖3所示，充放電式DC-DC轉(zhuǎn)換電路100還包括第三開關(guān)管105，第三開關(guān)管105的輸入端連接耦合電感L的第一繞組的同名端，第三開關(guān)管105的輸出端連接第二半導(dǎo)體開關(guān)104的輸入端，第三開關(guān)管105的控制端連接于控制器200。同樣以控制器200為太陽能最大功率點(diǎn)跟蹤控制器為例對圖2所示的充放電式DC-DC轉(zhuǎn)換電路100的工作原理進(jìn)行如下說明:
[0028]控制器200為根據(jù)是否有光照以確定當(dāng)前時(shí)間是屬于白天或夜間，并在白天時(shí)分別輸出脈沖信號至第一開關(guān)管102的控制端和第二開關(guān)管103的控制端以控制第一開關(guān)管102和第二開關(guān)管103交替導(dǎo)通工作以實(shí)現(xiàn)帶同步整流功能的BUCK電路架構(gòu)，并通過耦合電感L的第二繞組及電容C2對儲(chǔ)能裝置300進(jìn)行充電，其中，在第一開關(guān)管102導(dǎo)通，第二開關(guān)管103關(guān)斷時(shí),直流電DC通過由第一半導(dǎo)體開關(guān)101、電容Cl、第一開關(guān)管102、稱合電感L的第二繞組及電容C2構(gòu)成的BUCK電路對儲(chǔ)能裝置300充電，此時(shí)第一開關(guān)管102作為該BUCK電路的整流管；而在第一開關(guān)管102關(guān)斷，第二開關(guān)管103導(dǎo)通時(shí)，由于耦合電感L的第二繞組的異名端會(huì)釋放電能，所以由第二開關(guān)管103、耦合電感L的第二繞組及電容C2構(gòu)成的BUCK電路對儲(chǔ)能裝置300充電，此時(shí)第二開關(guān)管103作為該BUCK電路的續(xù)流管。由此可見，控制第一開關(guān)管102和第二開關(guān)管103交替導(dǎo)通工作以實(shí)現(xiàn)通過帶同步整流的降壓式最大功率點(diǎn)跟蹤功能對儲(chǔ)能裝置300進(jìn)行充電，從而能夠有效地提高直流電的轉(zhuǎn)換效率，也是提高了對儲(chǔ)能裝置300的充電效率。
[0029]如果在白天對儲(chǔ)能裝置300進(jìn)行充電的過程中需要同時(shí)為負(fù)載400供電，則在上述第一開關(guān)管102和第二開關(guān)管103交替導(dǎo)通工作的過程中，控制器200會(huì)輸出脈沖信號至第三開關(guān)管105的控制端以控制第三開關(guān)管105保持導(dǎo)通，那么直流電就會(huì)同時(shí)由耦合電感L以磁集成技術(shù)作用其第一繞組、第三開關(guān)管105、第二半導(dǎo)體開關(guān)104及電容C3對負(fù)載400進(jìn)行供電。如果在白天對儲(chǔ)能裝置300進(jìn)行充電的過程中不需要同時(shí)為負(fù)載400供電，則使控制器200控制第三開關(guān)管105關(guān)斷即可。
[0030]當(dāng)夜間不需要對負(fù)載400供電時(shí)，只需要由控制器200控制第三開關(guān)管105保持關(guān)斷即可；而當(dāng)夜間需要對負(fù)載400供電時(shí)，控制器200會(huì)控制第三開關(guān)管105恒定導(dǎo)通，則儲(chǔ)能裝置300會(huì)釋放直流電通過由耦合電感L、第二開關(guān)管103、第三開關(guān)管105、第二半導(dǎo)體開關(guān)104及電容C3構(gòu)成的升壓式BOOST電路以高升壓比對負(fù)載400放電(此時(shí)第二開關(guān)管103作為該BOOST電路的開關(guān)管，且耦合電感L以倍壓匝比工作)，在此過程中，第二開關(guān)管103的漏極會(huì)因耦合電感L的漏感而產(chǎn)生電壓尖峰，則此時(shí)由第一開關(guān)管102和電容Cl構(gòu)成的有源鉗位電路(其中第二開關(guān)管103作為有源鉗位管)對第二開關(guān)管103的輸入端(即耦合電感L的第二繞組的同名端)進(jìn)行電壓鉗位和儲(chǔ)能以克服該電壓尖峰，且當(dāng)電容Cl的電壓達(dá)到預(yù)設(shè)電壓值時(shí)，控制器200控制第一開關(guān)管102和第二開關(guān)管103構(gòu)成BUCK電路，并通過第一開關(guān)管102將克服電壓尖峰時(shí)電容Cl所存儲(chǔ)的電能反饋回儲(chǔ)能裝置300以進(jìn)行充電，這樣就能進(jìn)一步提升對直流電的轉(zhuǎn)換效率。
[0031]從上述可知，在圖1所示的充放電式DC-DC轉(zhuǎn)換電路100的基礎(chǔ)上加入第三開關(guān)管105得到的圖3所示的充放電式DC-DC轉(zhuǎn)換電路100能夠通過控制第三開關(guān)管105的通斷以滿足用戶對負(fù)載400的供電或斷電需求，在實(shí)現(xiàn)充放電操作上顯得更加靈活，使得控制效率更高；另外，第三開關(guān)管105的通斷實(shí)際上是起到對耦合電感L的磁集成功能實(shí)現(xiàn)開關(guān)控制的作用。
[0032]進(jìn)一步地，第三開關(guān)管105具體可以是MOS管、三極管、IGBT (Insulated GateBipolar Transistor,絕緣柵雙極型晶體管)或其他具備開關(guān)特性的半導(dǎo)體器件；如圖4所示，當(dāng)?shù)谌_關(guān)管105為NMOS管Q3時(shí)，NMOS管Q3的漏極、源極及柵極分別為第三開關(guān)管105的輸入端、輸出端及控制端，圖4中的第一半導(dǎo)體開關(guān)101、第一開關(guān)管102、第二開關(guān)管103及第二半導(dǎo)體開關(guān)104分別選定為圖2中所示的二極管Dl、NMOS管Ql、NMOS管Q2及二極管D2 ;而當(dāng)?shù)谌_關(guān)管105為三極管、IGBT或其他具備開關(guān)特性的半導(dǎo)體器件時(shí)，以第三開關(guān)管105的輸入端輸入電流、輸出端輸出電流、控制端接收控制器200的脈沖信號為依據(jù)確定所選用的半導(dǎo)體器件的端極與第三開關(guān)管105輸入端、輸出端及控制端的對應(yīng)關(guān)系O
[0033]本實(shí)用新型另一實(shí)施例還提供了一種包括上述充放電式DC-DC轉(zhuǎn)換電路100的新能源發(fā)電系統(tǒng)，該新能源發(fā)電系統(tǒng)可以是太陽能發(fā)電系統(tǒng)、風(fēng)能發(fā)電系統(tǒng)或地?zé)崮馨l(fā)電系統(tǒng)等對可再生能源進(jìn)行利用以實(shí)現(xiàn)電力輸出的發(fā)電系統(tǒng)。
[0034]本實(shí)用新型另一實(shí)施例通過采用包括第一半導(dǎo)體開關(guān)101、電容Cl、第一開關(guān)管102、第二開關(guān)管103、耦合電感L、電容C2、第二半導(dǎo)體開關(guān)104、第三開關(guān)管105以及電容C3的充放電式DC-DC轉(zhuǎn)換電路。在儲(chǔ)能裝置充電時(shí)，由控制器200對第一開關(guān)管102和第二開關(guān)管103進(jìn)行交替導(dǎo)通控制以實(shí)現(xiàn)帶同步整流的降壓式最大功率點(diǎn)跟蹤功能對儲(chǔ)能裝置300進(jìn)行充電，并通過由第一半導(dǎo)體開關(guān)管101、第一開關(guān)管102、第二開關(guān)管103、耦合電感L及電容C2構(gòu)成的同步整流BUCK電路對儲(chǔ)能裝置300進(jìn)行充電，同時(shí)通過磁集成的耦合電感L的第一繞組、第三開關(guān)管105、第二半導(dǎo)體開關(guān)104及電容C3對負(fù)載供電；在儲(chǔ)能裝置300放電時(shí)，儲(chǔ)能裝置300的正極輸出直流電通過由耦合電感L、第二開關(guān)管103、第三開關(guān)管105、第二半導(dǎo)體開關(guān)104及電容C3構(gòu)成的高升壓比的BOOST電路為負(fù)載供電，同時(shí)由第一開關(guān)管102和電容Cl對稱合電感L在第二開關(guān)管103的輸入端所產(chǎn)生的電壓尖峰進(jìn)行有源鉗位，并在電容Cl的電壓達(dá)到預(yù)設(shè)電壓值時(shí)，由控制器200控制第一開關(guān)管102和第二開關(guān)管103構(gòu)成BUCK電路將電容Cl所存儲(chǔ)的電能通過耦合電感L的第二繞組反饋回儲(chǔ)能裝置300以進(jìn)行充電，從而提高了直流電的轉(zhuǎn)換效率和利用率，提高了功率密度比，且降低了電路成本。
[0035]以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種充放電式DC-DC轉(zhuǎn)換電路，與控制器、儲(chǔ)能裝置及負(fù)載連接，其特征在于，所述充放電式DC-DC轉(zhuǎn)換電路包括: 第一半導(dǎo)體開關(guān)、電容Cl、第一開關(guān)管、第二開關(guān)管、稱合電感L、電容C2、第二半導(dǎo)體開關(guān)以及電容C3 ； 所述第一半導(dǎo)體開關(guān)的輸入端連接直流電的正極，所述第一半導(dǎo)體開關(guān)的輸出端與所述電容Cl的第一端共接于所述第一開關(guān)管的輸入端，所述第一開關(guān)管的輸出端與所述第二開關(guān)管的輸入端共接于所述耦合電感L的第一繞組的異名端與第二繞組的同名端的共接點(diǎn)，所述耦合電感L的第二繞組的異名端與所述電容C2的第一端共接于所述儲(chǔ)能裝置的正端，所述耦合電感L的第一繞組的同名端連接所述第二半導(dǎo)體開關(guān)的輸入端，所述第二半導(dǎo)體開關(guān)的輸出端與所述電容C3的第一端共接于所述負(fù)載的正極端，所述電容C3的第二端與所述負(fù)載的負(fù)極端、所述電容C2的第二端、所述儲(chǔ)能裝置的負(fù)端、所述第二開關(guān)管的輸出端以及所述電容Cl的第二端共接于所述直流電的負(fù)極，所述第一開關(guān)管的控制端和所述第二開關(guān)管的控制端連接于所述控制器。
2.如權(quán)利要求1所述的充放電式DC-DC轉(zhuǎn)換電路，其特征在于，所述充放電式DC-DC轉(zhuǎn)換電路還包括第三開關(guān)管，所述第三開關(guān)管的輸入端連接所述耦合電感L的第一繞組的同名端，所述第三開關(guān)管的輸出端連接所述第二半導(dǎo)體開關(guān)的輸入端，所述第三開關(guān)管的控制端連接于所述控制器。
3.如權(quán)利要求1所述的充放電式DC-DC轉(zhuǎn)換電路，其特征在于，所述第一半導(dǎo)體開關(guān)為二極管、三極管、MOS管或絕緣柵雙極型晶體管。
4.如權(quán)利要求3所述的充放電式DC-DC轉(zhuǎn)換電路，其特征在于，當(dāng)所述第一半導(dǎo)體開關(guān)為三極管、MOS管或絕緣柵雙極型晶體管時(shí)，所述第一半導(dǎo)體開關(guān)還連接所述控制器。
5.如權(quán)利要求1所述的充放電式DC-DC轉(zhuǎn)換電路，其特征在于，所述第二半導(dǎo)體開關(guān)為二極管、三極管、MOS管或絕緣柵雙極型晶體管。
6.如權(quán)利要求5所述的充放電式DC-DC轉(zhuǎn)換電路，其特征在于，當(dāng)所述第二半導(dǎo)體開關(guān)為三極管、MOS管或絕緣柵雙極型晶體管時(shí)，所述第二半導(dǎo)體開關(guān)還連接所述控制器。
7.如權(quán)利要求1所述的充放電式DC-DC轉(zhuǎn)換電路，其特征在于，所述第一開關(guān)管為MOS管、三極管或絕緣柵雙極型晶體管。
8.如權(quán)利要求1所述的充放電式DC-DC轉(zhuǎn)換電路，其特征在于，所述第二開關(guān)管為MOS管、三極管或絕緣柵雙極型晶體管。
9.如權(quán)利要求2所述的充放電式DC-DC轉(zhuǎn)換電路，其特征在于，所述第三開關(guān)管為MOS管、三極管或絕緣柵雙極型晶體管。
10.一種新能源發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述新能源發(fā)電系統(tǒng)包括如權(quán)利要求1至9任一項(xiàng)所述的充放電式DC-DC轉(zhuǎn)換電路。
【文檔編號】H02M3/06GK203377785SQ201320419086
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年7月15日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月15日
【發(fā)明者】馬化盛, 張化偉, 林宋榮, 沈世榮 申請人:深圳桑達(dá)國際電源科技有限公司