一种双向升降压斩波电路制造技术

本发明专利技术公开一种双向升降压斩波电路，包括第一斩波支路、第二斩波支路、第一储能电容C3、第二储能电容C4、第一滤波电容C1、第二滤波电容C2以及储能电感L，第一斩波支路、第二斩波支路均包括两个具有相同连接极性的开关管，且第一斩波支路与第二斩波支路中开关管的连接极性相反，每个开关管反并联有二极管；第一储能电容C3的一端与第一电源U1端的正极连接，另一端与第二电源U2端的正极连接；第二储能电容C4的一端与第一电源U1端的负极连接，另一端与第二电源U2端的负极连接。本发明专利技术具有结构简单、能够实现能量的双向传输，同时能够在两个传输方向上均实现升降压功能，且开关管以及储能电容所承受的电压应力低等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及斩波电路
，尤其涉及一种双向升降压斩波电路。
技术介绍
DC/DC变换器用于驱动反电动势负载（如蓄电池、超级电容、直流电机等）时，常 需要进行能量双向传输，如驱动蓄电池、超级电容负载时，既要求能够使外部电源能对其充 电，又要求可使其向外部放电；又如驱动直流电机负载时，常需要使电机既可电动运行，又 可再生制动运行，将能量回馈电源。 为了能够使DC/DC变换器实现双向能量传输，一种方案是采用直接的方式，将两 台单向DC/DC变换器反并联连接，同时使得两台DC/DC变换器不同时工作，以此实现能量的 双向传输，但采用该类方式时，一台DC/DC变换器工作时，另一台DC/DC变换器被闲置，其一 方面资源利用率低；另一方面，采用分时工作的DC/DC变换器所构成的储能系统的空间体 积大、系统成本较高，且能量流动方向的切换控制非常复杂；另一种方案，是由双向DC/DC 变换器通过一个变换器来达到两个变换器的功能，控制能量双向流动，使系统总器件数目 变少，从而减小系统体积和成本、提高功率密度，且可更快速方便地实现能量流动方向的切 换。 双向Buck/Boost电路、双向Buck-Boost电路、双向Cuk电路、双向Sepic/Zeta电 路是目前较为常用的四种兼具降压功能和升压功能的斩波电路拓扑，这些电路拓扑虽然也 能够实现能量双向流动，但双向Buck/Boost电路不能在一个方向上实现升压和降压功能， 而且开关管要承受2?的电压应力，其他三种双向DC/DC拓扑虽可以单方向实现升压和降 压功能，但开关管要承受UJU 2的电压应力，在高压场合使用受限。 Buck-Boost电路、Cuk电路、Sepic电路、Zeta电路是目前较为常用的四种兼具降 压功能和升压功能的斩波电路拓扑，如图1、2所示，以Buck-Boost电路、Cuk电路为例，目 前的升降压斩波电路拓扑均存在以下问题： 1)只能在一个方向上实现升压和降压功能，不能够实现双方向上的升降压功能； 2)电路拓扑中开关管需要承受较高的电压应力，其中，Buck-Boost电路中开关管 需要承受2? (U1为输入电压）的电压应力，其它三种升降压斩波电路拓扑中开关管则需要 承受UfU2(U 2为输出电压）的电压应力；因此这些电路拓扑应用在高压场合中均会受到一 定的限制，若采用更高电压等级的开关管来解决该问题，又必然会造成产品成本的增加。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本专利技术提供一 种结构简单、能够实现能量的双向传输，同时能够在两个传输方向上均实现升降压功能，且 电路中开关管以及储能电容所承受的电压应力低的双向升降压斩波电路。 为解决上述技术问题，本专利技术提出的技术方案为： -种双向升降压斩波电路，包括第一斩波支路、第二斩波支路、第一储能电容C3、 第二储能电容C4、第一滤波电容Cl、第二滤波电容C2以及储能电感L，第一斩波支路的一端 连接第一电源仏端的正极，另一端连接第二电源U 2的负极，所述第二斩波支路的一端连接 第一电源仏端的负极，另一端连接第二电源1]2端的正极；所述第一斩波支路、第二斩波支路 均包括两个具有相同连接极性的开关管，且所述第一斩波支路与所述第二斩波支路中开关 管的连接极性相反，每个所述开关管反并联有二极管； 所述第一储能电容C3的一端与第一电源U1端的正极连接，另一端与第二电源U 2 端的正极连接；所述第二储能电容C4的一端与第一电源U1端的负极连接，另一端与第二电 源1]2端的负极连接；所述储能电感L的一端连接在所述第一斩波支路的两个开关管之间， 另一端连接在所述第二斩波支路的两个开关管之间；所述第一滤波电容Cl和第二滤波电 容C2分别设置在第一电源仏端、第二电源U 2端。 作为本专利技术的进一步改进：每个所述开关管并联连接有一个保护电路。 作为本专利技术的进一步改进：还包括设置在输入端的输入滤波电路。 作为本专利技术的进一步改进：还包括设置在输入端正极母线上的软启动电路。 作为本专利技术的进一步改进：所述开关管采用IGBT开关管、IPM开关管以及MOS开 关管中的一种。 作为本专利技术的进一步改进：所述第一斩波支路、第二斩波支路分别采用一个双管 IGBT桥模块。 与现有技术相比，本专利技术的优点在于： 1)本专利技术双向升降压斩波电路由两条斩波支路，可工作于正向升降压DC/DC变换 模式以及反向升降压DC/DC变换模式，由该两种工作模式交替即可实现能量的双向流动， 因而能够在实现双向DC/DC变换的基础上，在每个变换方向上兼具升压和降压功能，尤其 适用于能量需要双向传输且输出电压变化范围宽的场合； 2)本专利技术双向升降压斩波电路，不仅可以实现能量的双向传输，且能够使得 电路中开关管所承受的电压应力仅为（UfU 2)/2,滤波电容C3、C4所承受的电压应力为 |υ「υ2|/2,极大的降低了开关管、滤波电容所承受的电压应力，因此能够适用于能量双向传 输及更高电压和场合；同时由于电路中每条斩波支路的两个开关管是交替导通和关断的， 提高了系统的开关频率，降低了储能电感的体积和容量，以及减少了输出电压的脉动。【附图说明】 图1是现有的双向Buck/Boost电路的拓扑结构示意图。 图2是现有的双向Cuk电路的拓扑结构示意图。 图3是本专利技术实例1中双向升降压斩波电路的拓扑结构示意图。 图4是本专利技术实施例2中双向升降压斩波电路的拓扑结构示意图。 图5是本专利技术实施例3中双向升降压斩波电路的拓扑结构示意图。【具体实施方式】 以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本专利技术作进一步描述，但并不因此而 限制本专利技术的保护范围。 实施例1 : 如图3所示，本实施例双向升降压斩波电路，包括第一斩波支路、第二斩波支路、 第一储能电容C3、第二储能电容C4、第一滤波电容Cl、第二滤波电容C2以及储能电感L，第 一斩波支路的一端连接第一电源仏端的正极，另一端连接第二电源U 2的负极，第二斩波支 路的一端连接第一电源仏端的负极，另一端连接第二电源U 2端的正极。第一斩波支路、第 二斩波支路均包括两个具有相同连接极性的开关管，且第一斩波支路与第二斩波支路中开 关管的连接极性相反，每个开关管反并联有二极管。第一储能电容C3的一端与第一电源U 1 端的正极连接，另一端与第二电源仏端的正极连接；第二储能电容C4的一端与第一电源U i 端的负极连接，另一端与第二电源4端的负极连接；储能电感L的一端连接在第一斩波支 路的两个开关管之间，另一端连接在第二斩波支路的两个开关管之间；第一滤波电容Cl和 第二滤波电容C2分别设置在第一电源仏端、第二电源U 2端。本实施例由每一条斩波支路对 应一个方向上的DC/DC变换工作模式，每条斩波支路中两个开关管控制实现升、降压功能， 同时实现两个传输方向上的升、降压功能。 本实施例开关管具体采用IGBT开关管，第一储能电容C3、第二储能电容C4采用无 极电容，如图3所示，第一斩波支路包括第一开关管Vl、第二开关管V2，第二斩波支路包括 第三开关管V3、第四开关管V4,与各开关管反并联的二极管分别为第一二极管Dl~第四二 极管D4,第一电源U 1端为输入端、第二电源U 2为输出端，且U i、U2互为电源端和负载端。从 图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双向升降压斩波电路，其特征在于：包括第一斩波支路、第二斩波支路、第一储能电容C3、第二储能电容C4、第一滤波电容C1、第二滤波电容C2以及储能电感L，所述第一斩波支路的一端连接第一电源U1端的正极，另一端连接第二电源U2的负极，第二斩波支路的一端连接第一电源U1端的负极，另一端连接第二电源U2端的正极；所述第一斩波支路、第二斩波支路均包括两个具有相同连接极性的开关管，且所述第一斩波支路与所述第二斩波支路中开关管的连接极性相反，每个所述开关管反并联有二极管；所述第一储能电容C3的一端与第一电源U1端的正极连接，另一端与第二电源U2端的正极连接；所述第二储能电容C4的一端与第一电源U1端的负极连接，另一端与第二电源U2端的负极连接；所述储能电感L的一端连接在所述第一斩波支路的两个开关管之间，另一端连接在所述第二斩波支路的两个开关管之间；所述第一滤波电容C1和第二滤波电容C2分别设置在第一电源U1端、第二电源U2端。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：林文彪，翁星方，谢湘剑，宋乾儒，董其爱，张祥，贺寨，王雄，唐龙，邹今换，
申请(专利权)人：株洲南车时代电气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43