雙向降壓-升壓變換器制造技術

一種雙向降壓?升壓DC/DC變換器特別適合于其中多個雙向降壓?升壓DC/DC變換器并聯連接到公共電池的應用。如所公開的那樣，多個雙向DC/DC變換器可以并聯連接到公共電池，并且至少在升壓模式下，基本沒有電流在所述并聯連接的雙向DC/DC變換器之間循環。

Bidirectional buck boost converter

A bidirectional buck boost DC/DC converter is especially suitable for the multiple bidirectional buck boost DC/DC converter connected in parallel to the application of common battery. As disclosed, a plurality of bi-directional DC/DC converters can be connected in parallel to a common battery, and at least in the boost mode, no current is essentially circulating between the parallel connected bi-directional DC/DC converters.

【技術實現步驟摘要】
雙向降壓-升壓變換器本申請是申請日為2011年12月28日、申請號為201180064255.9、專利技術名稱為“雙向降壓-升壓變換器”的申請的分案申請。
本專利技術一般地涉及雙向降壓-升壓DC/DC變換器。更具體地說，本專利技術涉及非常適合于其中多個雙向降壓-升壓DC/DC變換器并聯地連接到公共電池的應用的雙向降壓-升壓DC/DC變換器。
技術介紹
圖1示出示例性的現有技術的不間斷電源(UPS)100的框圖。UPS100包括將AC線電壓105轉換為DC115的AC-DC整流器110。DC115是相對較高的電壓。UPS100進一步包括將DC115轉換為AC輸出125的DC-AC逆變器。UPS100進一步包括雙向DC-DC變換器130和電池140。當AC線電壓105正常時，雙向DC-DC變換器130在降壓模式下操作，這表示它將相對較高的電壓DC115降到較低的電壓DC135(降壓)。雙向DC-DC變換器130輸出DC135，該電壓對電池140進行充電。DC135的電壓根據電池140進行選擇。當AC線電壓105失效時，雙向DC-DC變換器130在升壓模式下操作，這表示它將相對較低的電壓DC135升高到較高的電壓DC115。電池140給雙向DC-DC變換器130饋電，該變換器接著給DC-AC逆變器120饋電，該逆變器對負載進行饋電。在某些應用中，可能需要部署多個共享公共電池的UPS。在此類應用中，兩個或更多個雙向DC-DC變換器(例如，變換器130)并聯地連接到多個UPS所共用的一個電池或一串電池。圖2示出示例性的現有技術的雙向DC-DC變換器200的示意圖。變換器200包括分別與DCLink的正軌(positiverail)和負軌(negativerail)相連的第一組電容器C1和C2。變換器200進一步包括降壓開關Q1和Q2，升壓開關Q3和Q4，以及二極管D1、D2、D3和D4。降壓開關Q1和Q2在降壓模式下周期性地接通和關斷以及在升壓模式下保持關斷。升壓開關Q3和Q4在升壓模式下周期性地接通和關斷以及在降壓模式下保持關斷。變換器200還包括電感器L1和L2，電流傳感器CS1和CS2。變換器200還包括與電池BAT相連的第二組電容器C3和C4。變換器200可以與其它雙向DC-DC變換器(未示出)相并聯地連接到公共電池BAT。變換器200被示出為通過三個端子(+BAT、-BAT和midBAT)與電池BAT相連。在該配置中，電池BAT必須具有中間連接點midBAT，該連接點可能存在缺陷，因為它增加了額外的連接和布線。變換器200還可僅通過兩個端子+BAT和-BAT與電池BAT相連(未示出)，而不用中點連接。但是，該配置具有與DCLink相對于公共電池BAT的電壓定心(voltagecentering)以及與公共電池BAT相連的并聯連接的變換器之間的電流循環有關的缺陷。通常需要用于主動定心或主動平衡的附加控制電路以減輕現有技術的變換器的這些缺陷。附加的電路增加了成本和復雜性。
技術實現思路
一種雙向降壓-升壓變換器包括具有正端子、負端子和中間端子的第一組電容器和第二組電容器。所述第一組電容器的所述正端子和所述負端子被配置為可操作地(operably)分別與第一源(source)的正軌和負軌相連。所述第二組電容器的所述正端子和所述負端子被配置為可操作地分別與第二源的正端子和負端子相連。所述第一組電容器的所述中間端子可操作地與所述第二組電容器的所述中間端子相連。所述雙向降壓-升壓變換器進一步包括一組降壓開關元件，其中包括第一降壓開關元件和第二降壓開關元件。所述一組降壓開關元件被配置為在降壓模式下周期性地接通和關斷以及在升壓模式下保持關斷。所述第一降壓開關元件可操作地與所述第一組電容器的所述正端子相連并且所述第二降壓開關元件可操作地與所述第一組電容器的所述負端子相連。所述雙向降壓-升壓變換器可以進一步包括一組電感器，其中包括第一電感器和第二電感器。所述第一電感器的一個端子可操作地與所述第二組電容器的所述正端子相連，另一端子可操作地與所述第一降壓開關元件相連。所述第二電感器的一個端子可操作地與所述第二組電容器的所述負端子相連，另一端子可操作地與所述第二降壓開關元件相連。所述雙向降壓-升壓變換器進一步包括升壓開關元件，其被配置為在升壓模式下周期性地接通和關斷以及在降壓模式下保持關斷。所述升壓開關元件的一個端子可操作地與所述第一降壓開關元件和所述第一電感器相連，第二端子可操作地與所述第二降壓開關元件和所述第二電感器相連。所述雙向降壓-升壓變換器進一步包括一組單向導電元件，其中包括可操作地分別與所述第一降壓開關元件、所述第二降壓開關元件，以及所述升壓開關元件反并聯連接的第一、第二和第三單向導電元件。所述單向導電元件可以是寄生體二極管、同封裝二極管、分立式二極管等。所述雙向降壓-升壓變換器進一步包括至少一個電流傳感器，其被配置為檢測通過所述第一電感器和所述第二電感器中的至少一者的電流。在一個實施例中，所述至少一個電流傳感器包括與所述第一電感器串聯連接的第一電流傳感器以及與所述第二電感器串聯連接的第二電流傳感器。在一個實施例中，所述升壓開關元件包括單個開關設備。所述雙向降壓-升壓變換器可以進一步包括控制電路，其可操作地與所述降壓開關元件和所述升壓開關元件相連。所述控制電路被配置為將信號發送到所述降壓開關元件和所述升壓開關元件。所述信號使得所述降壓開關元件在降壓模式下周期性地接通和關斷以及在升壓模式下保持關斷。所述信號導致所述升壓開關元件在升壓模式下周期性地接通和關斷以及在降壓模式下保持關斷。在一個實施例中，所述第一源是不間斷電源(UPS)的DC環節(DClink)，所述第二源是多個UPS所共用的電池。在這種配置中，所公開的多個雙向降壓-升壓變換器可以并聯連接到所述公共電池。在升壓模式下，所述并聯連接的雙向降壓-升壓變換器之間基本沒有電流循環。因此，至少在升壓模式下，電流不在所述多個UPS之間循環。在一個實施例中，UPS包括可操作地與所述UPS的DC環節耦合(couple)的DC環節端口，被配置為可操作地與至少一個電池耦合的電池端口，以及可操作地與所述DC環節端口和所述電池端口耦合的DC/DC變換器。所述DC/DC變換器在降壓模式下，將電力從所述DC環節端口傳輸到所述電池端口，以及在升壓模式下，將電力從所述電池端口傳輸到所述DC環節端口。所述DC/DC變換器通過操作，使得在升壓模式下，所述DC/DC變換器使跨過所述電池端口的電池電壓自動地基本置于跨過所述DC環節端口的DC環節電壓的中心，無需主動執行電壓定心。因此，無需任何附加的電壓定心電路。在一個實施例中，所述DC/DC變換器包括單個升壓開關元件。在一個實施例中，所述UPS與至少另一個UPS相并聯地連接到至少一個電池。至少在升壓模式下，基本沒有電流在所述UPS與所述另一個UPS之間流動。一種操作可操作地與DC環節和電池耦合的雙向DC/DC變換器的方法包括從其中所述雙向DC/DC變換器將電力從所述DC環節傳輸到所述電池的降壓操作模式切換到其中所述雙向DC/DC變換器將電力從所述電池傳輸到所述DC環節的升壓操作模式。所述方法進一步包括在升壓模式下操作單個開關元件，以使跨過所述電池的電本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種系統，包括：直流(DC)端口，其與DC環節耦合；電池端口，其與至少一個電池耦合，其中所述電池端口包括第一端子和第二端子，在所述第一端子與所述第二端子之間沒有中點連接點；以及DC/DC變換器，其與所述DC端口和所述電池端口耦合，并且被配置為在降壓模式下，將電力從所述DC端口傳輸到所述電池端口，以及在升壓模式下，將電力從所述電池端口傳輸到所述DC端口，其中在所述DC/DC變換器的升壓模式下，跨過所述電池端口的所述第一端子和第二端子的電池電壓基本位于跨過所述DC環節的DC環節電壓的中心。

【技術特征摘要】
2011.01.05 US 12/985,1091.一種系統，包括：直流(DC)端口，其與DC環節耦合；電池端口，其與至少一個電池耦合，其中所述電池端口包括第一端子和第二端子，在所述第一端子與所述第二端子之間沒有中點連接點；以及DC/DC變換器，其與所述DC端口和所述電池端口耦合，并且被配置為在降壓模式下，將電力從所述DC端口傳輸到所述電池端口，以及在升壓模式下，將電力從所述電池端口傳輸到所述DC端口，其中在所述DC/DC變換器的升壓模式下，跨過所述電池端口的所述第一端子和第二端子的電池電壓基本位于跨過所述DC環節的DC環節電壓的中心。2.根據權利要求1所述的系統，其中所述DC/DC變換器包括多個開關元件，所述開關元件被配置為在相應模式下，在各個狀態之間循環，以將電力從所述DC端口傳輸到所述電池端口，以及將電力從所述電池端口傳輸到所述DC端口。3.根據權利要求2所述的系統，其中所述多個開關元件中的一個是升壓開關元件，所述升壓開關元件被配置為在升壓模式下，在接通狀態與關斷狀態之間循環，以將電力從所述電池端口傳輸到所述DC端口，同時所述多個開關元件中的其余開關元件處于關斷狀態。4.根據權利要求2所述的系統，其中所述多個開關元件中的兩個是降壓開關元件，這兩個降壓開關元件被配置為在降壓模式下，在接通狀態與關斷狀態之間循環，以將電力從所述DC端口傳輸到所述電池端口，同時所述多個開關元件中的其余開關元件處于關斷狀態。5.根據權利要求1所述的系統，其中所述DC/DC變換器包括第一組電容器和第二組電容器；其中每組電容器包括中間端子，該中間端子將相應組電容器中的電容器彼此耦合；以及其中每組電容器的所述中間端子進一步將各組電容器彼此耦...

【專利技術屬性】
技術研發人員：E·M·托特曼，E·K·帕特羅，
申請(專利權)人：伊頓公司，
類型：發明
國別省市：美國,US