一种充放电一体化系统技术方案

一种充放电一体化系统，包括第一双向变换电路、高频变压器和第二双向变换电路，以及逆变放电输出通路和交流充电输入通路；高频变压器工作频率超过15kHz；第二双向变换电路为H桥变换电路；当放电时，第一双向变换电路将储能系统输出的直流电源转换为脉冲电源，第二双向变换电路的第一功率管的寄生二极管对高频变压器输出的脉冲电源进行整流；当充电时，第二双向变换电路将交流充电输入通路整流后输出的直流电源信号转变为脉冲电源，第一双向变换电路用于将高频变压器输出的脉冲电源整流为直流电源。充放电共用第一双向变换电路、高频变压器和第二双向变换电路，减小系统体积，解决安规风险大、EMC干扰问题，降低总成本。降低总成本。降低总成本。

【技术实现步骤摘要】
一种充放电一体化系统


[0001]本专利技术涉及充放电
，尤其涉及一种充放电一体化系统。

技术介绍

[0002]DC/DC开关电源常用于电压转换，可以用于储能系统（如电池）等的充放电电路中。但在现有技术中，绝大部分DC/DC开关电源都是单向工作的，即要么充电中的DC
‑
DC转换，要么放电中的DC
‑
DC转换。若要实现既要充电又要放电，就必须用两个DC/DC开关电源，导致储能系统充放电一体化系统的成本高，体积大。
[0003]此外，虽然个别储能系统充放电一体化系统实现了充电放电集成，但要么只是在结构上简单将两个DC/DC开关电源设计在一起，要么通过双半桥、H桥或升降压等替代拓扑实现。前者没有解决成本高、体积大的根本问题，后者存在系统可靠性较差、安规风险大、EMC干扰严重等问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题，提供一种成本低、体积较小、可靠安全稳定的充放电一体化系统。
[0005]为了实现本专利技术的上述目的，本专利技术提供了一种充放电一体化系统，用于储能系统，所述储能系统为电池或电池组；所述充放电一体化系统包括依次连接的第一双向变换电路、高频变压器和第二双向变换电路，以及分别与第二双向变换电路的第二端连接的逆变放电输出通路和交流充电输入通路；所述高频变压器是工作频率超过10kHz的电源变压器；所述第二双向变换电路为由四个第一功率管组成的H桥变换电路；当储能系统放电时，第一双向变换电路将储能系统输出的直流电源信号转换为脉冲电源信号，第二双向变换电路利用四个第一功率管的寄生二极管对高频变压器输出的脉冲电源信号进行整流；当储能系统充电时，第二双向变换电路将交流充电输入通路整流后输出的直流电源信号转变为脉冲电源信号，第一双向变换电路将高频变压器输出的脉冲电源信号整流为直流电源信号。
[0006]上述技术方案：当储能系统对外放电时，储能系统输出的直流电通过第一双向变换电路转换为脉冲电源信号输入高频变压器的初级绕组，高频变压器升压后高频变压器的次级绕组输出的交流电信号直接通过第二双向变换电路的第一功率管的寄生二极管进行整流，整流后的直流电信号输入逆变放电输出通路逆变为交流电信号后输出；当向储能系统充电时，外部交流电信号被交流充电输入通路整流为直流电源信号，该直流电信号通过第二双向变换电路转变为交流信号输入至高频变压器次级绕组，高频变压器降压后，高频变压器初级绕组输出的脉冲电源信号通过第一双向变换电路转变为直流电源信号对储能系统进行充电。
[0007]该系统实现了储能系统充电和放电共用第一双向变换电路、高频变压器和第二双向变换电路，第一双向变换电路、高频变压器和第二双向变换电路均为双向工作，特别是在放电过程中，直接利用第二双向变换电路的第一功率管的寄生二极管对高频变压器输出的
脉冲电源信号进行整流，无需另设整流电路，极大地减小了系统体积，解决了安规风险大和EMC干扰严重的问题，能降低系统总成本。
附图说明
[0008]图1是本专利技术实施例1中充放电一体化系统的一种系统框图；图2是本专利技术实施例1中充放电一体化系统的一种具体结构示意图；图3是本专利技术实施例1中充放电一体化系统的另一具体结构示意图；图4是本专利技术实施例2中充放电一体化系统的具体结构示意图；图5是本专利技术实施例3中充放电一体化系统的具体结构示意图；图6是本专利技术实施例1
‑
3中LC准谐振电路结构图。
具体实施方式
[0009]下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。
[0010]在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横 向”、“上”、
“ꢀ
下
ꢀ”
、
“ꢀ
前
ꢀ”
、
“ꢀ
后
ꢀ”
、
“ꢀ
左
ꢀ”
、
“ꢀ
右
ꢀ”
、
“ꢀ
竖直”、
“ꢀ
水平
ꢀ”
、“顶
ꢀ”
、“底
ꢀ”“ꢀ
内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。
[0011]在本专利技术的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
[0012]实施例1本实施例公开了一种充放电一体化系统，如图1所示，用于储能系统，储能系统为电池或电池组；系统包括依次连接的第一双向变换电路、高频变压器和第二双向变换电路，以及分别与第二双向变换电路的第二端连接的逆变放电输出通路和交流充电输入通路；储能系统的充放电端与第一双向变换电路的第一端连接，第一双向变换电路的第二端与高频变压器的初级绕组连接，高频变压器的次级绕组与第二双向变换电路的第一端连接，第二双向变换电的第二端分别与逆变放电输出通路和交流充电输入通路连接。第二双向变换电路为由四个第一功率管组成的H桥变换电路,具体的如图2
‑
图5中的Q1
‑
Q4所示。
[0013]当储能系统放电时，第一双向变换电路将储能系统输出的直流电源信号转换为脉冲电源信号，第二双向变换电路利用第一功率管的寄生二极管对高频变压器次级绕组侧输出的脉冲电源信号进行整流；当储能系统充电时，第二双向变换电路将交流充电输入通路整流后输出的直流电源信号转变为脉冲电源信号，第一双向变换电路将高频变压器初级绕组输出的脉冲电源信号整流为直流电源信号。
[0014]在本实施例中，高频变压器是工作频率超过15kHz的电源变压器，主要用于高频开关电源中作高频开关电源变压器，也有用于高频逆变电源和高频逆变焊机中作高频逆变电
源变压器的。按工作频率高低，可分为几个档次：15kHz到50kHz、50kHz到100kHz、100kHz到500kHz、500kHz到1MHz、以及10MHz以上。
[0015]在本实施例中，第一双向变换电路既要实现整流，又要实现直流到交流的转换，具体的，其可包括两条并联的支路，一条是用于储能系统充电时的整流支路，另一条是用于储能系统放电时的DC
‑
AC变换支路，两条支路通过一个切换开关切换工作，整流支路优选但不限于为现有的全桥或半桥二极管整流电路，DC
‑
AC变换支路优选但不限于选用现有的基于功率管的推挽拓扑电路或全桥拓扑电路。
[0本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种充放电一体化系统，其特征在于，用于储能系统，所述储能系统为电池或电池组；所述充放电一体化系统包括依次连接的第一双向变换电路、高频变压器和第二双向变换电路，以及分别与第二双向变换电路的第二端连接的逆变放电输出通路和交流充电输入通路；所述高频变压器是工作频率超过15kHz的电源变压器；所述第二双向变换电路为由四个第一功率管组成的H桥变换电路；当储能系统放电时，第一双向变换电路将储能系统输出的直流电源信号转换为脉冲电源信号，第二双向变换电路利用四个第一功率管的寄生二极管对高频变压器输出的脉冲电源信号进行整流；当储能系统充电时，第二双向变换电路将交流充电输入通路整流后输出的直流电源信号转变为脉冲电源信号，第一双向变换电路将高频变压器输出的脉冲电源信号整流为直流电源信号。2.如权利要求1所述的充放电一体化系统，其特征在于，所述第一双向变换电路为由2的正整数倍个第二功率管组成的推挽拓扑电路；或者，所述第一双向变换电路为由4的正整数倍个第二功率管组成的全桥拓扑电路。3.如权利要求2所述的充放电一体化系统，其特征在于，在第一双向变换电路中的全部第二功率管的源极和漏极之间并联肖特基二极管，肖特基二极管的导通方向与第二功率管导通时的导通电流方向相反。4.如权利要求1所述的充放电一体化系统，其特征在于，还包括串接于高频变压器和第二双向变换电路连接通路上的LC准谐振电路，LC准谐振电路的输入端与高频变压器的次级绕组连接，LC准谐振电路的输出端与第二双向变换电路的第一端连接。5.如权利要求1所述的充放电一体化系统，其特征在于，还包括多通道开关，所述高频变压器的次级绕组通过至少一个抽头形成至少两个次级子绕组，每个次级子绕组对应连接一个LC准谐振电路，所述多通道开关切换不同次级子绕组连接的LC准谐振电路与第二双向变换电路的第一端连接。6.如权利要求1所述的充放电一体化系统，其特征在于，还包括串接于储能系统与第一双向变换电路连接通路上的第一滤波电路，第一滤波电路的第一端与储能系统的充放电端连接，第一滤波电路的第二端与第一双向变换电路的第一端连接；和/或，还包括与第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨永开，程平珍，冉启舸，
申请(专利权)人：重庆大江动力设备制造有限公司，
类型：发明
国别省市：