[发明专利]不间断电源、DC-DC变换器及其控制方法和控制装置

说明书

本发明提供了一种不间断电源、DC‑DC变换器及其控制方法和控制装置。所述DC‑DC变换器包括：串联的正直流母线电容和负直流母线电容；在可充电电池的正极和负极之间串联的第一开关管和第二开关管；以及双向可控开关装置，其一端连接至所述第一开关管和第二开关管连接形成的节点，其另一端连接至所述正直流母线电容和负直流母线电容连接形成的节点。本发明的DC‑DC变换器的成本低、体积小、功率密度大。

技术领域

本发明涉及变换器，具体涉及一种不间断电源、DC-DC变换器及其控制方法和控制装置。

背景技术

DC-DC变换器是一种应用于不间断电源中的电气装置。DC-DC变换器的输入端连接至可充电电池，其输出端连接至不间断电源中的正、负直流母线上。当市电出现故障时，DC-DC变换器将可充电电池中的直流电升压后输出至正、负直流母线上。

图1是现有技术的双向DC-DC变换器的电路图。如图1所示，双向DC-DC变换器1包括电感L11和电感L12，在正直流母线11和负直流母线12之间依次连接的具有反向并联二极管的绝缘栅双极型晶体管T11、T12、T13、T14，以及在正直流母线11和负直流母线12之间串联的正直流母线电容C11和负直流母线电容C12。可充电电池13与滤波电容Cf并联，其正极通过电感L11连接至绝缘栅双极型晶体管T11、T12相连接形成的节点N11，其负极通过电感L12连接至绝缘栅双极型晶体管T13、T14相连接形成的节点N12。绝缘栅双极型晶体管T12、T13相连接形成的节点N13与正直流母线电容C11和负直流母线电容C12相连接形成的节点N14相连接且连接至电压参考点。

在不间断电源的实际应用中，常常需要将多个双向DC-DC变换器并联连接。图2是两个图1所示的双向DC-DC变换器并联的电路图，其中相同或者类似的部件其标号也相互对应。如图2所示，双向DC-DC变换器1中的滤波电容Cf两端和双向DC-DC变换器1’中的滤波电容Cf’两端都连接至可充电电池13，双向DC-DC变换器1的节点N14与双向DC-DC变换器1’的节点N14’相连接。

在升压模式(即电池放电)中，控制绝缘栅双极型晶体管T11、T14断开，绝缘栅双极型晶体管T12、T13导通，且控制绝缘栅双极型晶体管T11’、T14’断开，绝缘栅双极型晶体管T12’、T13’导通，此时至少形成了如下两个导电路径(参见图2中的虚线单箭头所示)：1)可充电电池13的正极依次经电感L11、节点N11、绝缘栅双极型晶体管T12、节点N13、绝缘栅双极型晶体管T13、节点N12、电感L12到可充电电池13的负极；2)可充电电池13的正极依次经电感L11’、节点N11’、绝缘栅双极型晶体管T12’、节点N13’、绝缘栅双极型晶体管T13’、节点N12’、电感L12’到可充电电池13的负极。

由于双向DC-DC变换器中实际选用的电感L11、L12、L11’和L12’的电感值等参数并不会完全相同，因此将导致节点N13和节点N13’的电压不等。例如当节点N13的电压高于节点N13’的电压时，此时电流还将从节点N13、节点N14流到节点N14’、节点N13’(参见图2中的虚线双箭头所示)。由此导致双向DC-DC变换器1和双向DC-DC变换器1’之间存在环流回路。该环流回路将导致双向DC-DC变换器1和双向DC-DC变换器1’的带负载能力不同，甚至可能导致双向DC-DC变换器损坏。

图3是现有技术的另一个双向DC-DC变换器的电路图。其与图1基本相同，区别在于，可充电电池的中间连接点N1、滤波电容Cf1和滤波电容Cf2相连接形成的节点N2、绝缘栅双极型晶体管T2和绝缘栅双极型晶体管T3连接形成的节点N3、正直流母线电容Cp和负直流母线电容Cn连接形成的节点N4相连接。该双向DC-DC变换器中的可充电电池必须选用偶数节电池或电池组，限制了其应用范围。另外，将可充电电池的中间连接点引出来增加了线材和配线复杂性，且增加了成本。

发明内容

针对现有技术存在的上述技术问题，本发明提供了一种DC-DC变换器，包括：