双向DC/DC变换器电路和双向DC/DC变换装置

摘要

本发明公开了一种双向DC/DC变换器电路，包括：双向DC/DC变换器和缓冲电路；其中：双向DC/DC变换器包括第一直流正端、第一直流负端、第二直流正端、第二直流负端，第一直流负端和第二直流负端相连且与缓冲电路的第一端相连；第一直流正端和缓冲电路的第二端分别连接第一直流电压的正、负端，第二直流正端和所述缓冲电路的第二端分别用于连接第二直流电压的正、负端。本发明采用一路缓冲电路即可实现对双向DC/DC变换器的保护，减少了器件的使用个数，降低了成本。本发明还公开了一种双向DC/DC变换装置。

权利要求

1.一种双向DC/DC变换器电路，其特征在于，包括：双向DC/DC变换器和缓冲电路；其中：

所述双向DC/DC变换器包括第一直流正端、第一直流负端、第二直流正端、第二直流负端，所述第一直流负端和所述第二直流负端相连且与缓冲电路的第一端相连；

所述第一直流正端和所述缓冲电路的第二端分别连接第一直流电压的正、负端，所述第二直流正端和所述缓冲电路的第二端分别用于连接第二直流电压的正、负端。

2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述双向DC/DC变换器包括：第一IGBT管、第二IGBT管、第一二极管、第二二极管、第一电容、第二电容和电感，其中：所述第一IGBT管的集电极与所述第一直流正端相连，第一IGBT管的发射极与所述第二IGBT管的集电极相连，第二IGBT管的发射极分别与所述第一直流负端和所述第二直流负端相连，所述第二二极管的阳极与所述第二IGBT管的发射极相连，所述第二二极管的阴极与所述第二IGBT管的集电极相连，所述第一二极管的阳极与所述第一IGBT管的发射极相连，所述第一二极管的阴极与所述第一IGBT管的集电极相连；

所述第一电容的两端分别与所述第一直流正端和所述第一直流负端相连，所述第二电容的两端分别与所述第二直流正端和所述第二直流负端相连；

所述电感的一端与所述第一IGBT管的发射极相连，所述电感的另一端与所述第二直流正端相连。

3.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述双向DC/DC变换器包括：第一IGBT管、第二IGBT管、第三IGBT管、第四IGBT管、第五IGBT管、第六IGBT管、第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管、第五二极管、第六二极管、第一电容、第二电容、第一电感、第二电感和第三电感，其中：所述第一IGBT管的集电极与所述第一直流正端相连，第一IGBT管的发射极与所述第二IGBT管的集电极相连，第二IGBT管的发射极分别与所述第一直流负端和所述第二直流负端相连；所述第一二极管的阳极与所述第一IGBT管的发射极相连，所述第一二极管的阴极与所述第一IGBT管的集电极相连；所述第二二极管的阳极与所述第二IGBT管的发射极相连，所述第二二极管的阴极与所述第二IGBT管的集电极相连；所述第一电感的一端与所述第一IGBT管的发射极相连，所述第一电感的另一端与所述第二直流正端相连；

所述第一电容的两端分别与所述第一直流正端和所述第一直流负端相连，所述第二电容的两端分别与所述第二直流正端和所述第二直流负端相连；

所述第三IGBT管的集电极与所述第一直流正端相连，第三IGBT管的发射极与所述第四IGBT管的集电极相连，第四IGBT管的发射极分别与所述第一直流负端和所述第二直流负端相连；所述第三二极管的阳极与所述第三IGBT管的发射极相连，所述第三二极管的阴极与所述第三IGBT管的集电极相连；所述第四二极管的阳极与所述第四IGBT管的发射极相连，所述第四二极管的阴极与所述第四IGBT管的集电极相连；所述第二电感的一端与所述第三IGBT管的发射极相连，所述第二电感的另一端与所述第二直流正端相连；

所述第五IGBT管的集电极与所述第一直流正端相连，第五IGBT管的发射极与所述第六IGBT管的集电极相连，第六IGBT管的发射极分别与所述第一直流负端和所述第二直流负端相连；所述第五二极管的阳极与所述第五IGBT管的发射极相连，所述第五二极管的阴极与所述第五IGBT管的集电极相连；所述第六二极管的阳极与所述第六IGBT管的发射极相连，所述第六二极管的阴极与所述第六IGBT管的集电极相连；所述第三电感的一端与所述第五IGBT管的发射极相连，所述第三电感的另一端与所述第二直流正端相连。

4.根据权利要求1、2或3所述的电路，其特征在于，所述缓冲电路包括：可控开关和限流电阻；其中所述限流电阻并联在所述可控开关两端。

5.根据权利要求4所述的电路，其特征在于，所述可控开关为接触器。

6.根据权利要求4所述的电路，其特征在于，所述可控开关为继电器。

7.根据权利要求4所示的电路，其特征在于，所述可控开关为可控硅。

8.一种双向DC/DC变换装置，其特征在于，包括：如权利要求1至7中任一项所述的双向DC/DC变换器电路。

说明书

双向DC/DC变换器电路和双向DC/DC变换装置

技术领域

[0001] 本发明涉及DC/DC变换器技术领域，尤其涉及一种双向DC/DC变换器电路和双向DC/DC变换装置。

背景技术

[0002] 能源是人类赖以生存和社会发展进步的基础，当今经济的飞速发展使得对能源的需求日益增长；但是煤炭、石油和天然气等化石能源逐渐枯竭，而且其在使用过程中对环境造成了非常严重的污染和破坏，使得能源和环境问题成为了21世纪人类迫切需要解决的两大问题。近年来，随着世界各国的努力开发和研究，人类在可再生能源的应用领域取得了巨大的进步。

[0003] 双向DC/DC变换器，能将一种直流电能转换成另一种形式的直流电能，主要对电压、电流实现变换。它在可再生能源、电力系统、交通、航天航空、计算机和通讯、家用电器、国防军工、工业控制等领域得到了广泛的应用。

[0004] 现有技术中，为了对双向DC/DC变换器进行保护，在其两端的直流侧均加上缓冲电路，由此可以看出，现有的这种保护方式需要用到两路缓冲电路，存在使用器件多、成本高等问题。

发明内容

[0005] 本发明提供了一种双向DC/DC变换器电路，采用一路缓冲电路即可实现对双向DC/DC变换器的保护，减少了器件的使用个数，降低了成本。

[0006] 本发明提供了一种双向DC/DC变换器电路，包括：双向DC/DC变换器和缓冲电路；其中：

[0007] 所述双向DC/DC变换器包括第一直流正端、第一直流负端、第二直流正端、第二直流负端，所述第一直流负端和所述第二直流负端相连且与缓冲电路的第一端相连；

[0008] 所述第一直流正端和所述缓冲电路的第二端分别连接第一直流电压的正、负端，所述第二直流正端和所述缓冲电路的第二端分别用于连接第二直流电压的正、负端。

[0009] 优选地，所述双向DC/DC变换器包括：第一IGBT管、第二IGBT管、第一二极管、第二二极管、第一电容、第二电容和电感，其中：

[0010] 所述第一IGBT管的集电极与所述第一直流正端相连，第一IGBT管的发射极与所述第二IGBT管的集电极相连，第二IGBT管的发射极分别与所述第一直流负端和所述第二直流负端相连，所述第二二极管的阳极与所述第二IGBT管的发射极相连，所述第二二极管的阴极与所述第二IGBT管的集电极相连，所述第一二极管的阳极与所述第一IGBT管的发射极相连，所述第一二极管的阴极与所述第一IGBT管的集电极相连；

[0011] 所述第一电容的两端分别与所述第一直流正端和所述第一直流负端相连，所述第二电容的两端分别与所述第二直流正端和所述第二直流负端相连；

[0012] 所述电感的一端与所述第一IGBT管的发射极相连，所述电感的另一端与所述第二直流正端相连。

[0013] 优选地，所述双向DC/DC变换器包括：第一IGBT管、第二IGBT管、第三IGBT管、第四IGBT管、第五IGBT管、第六IGBT管、第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管、第五二极管、第六二极管、第一电容、第二电容、第一电感、第二电感和第三电感，其中：

[0014] 所述第一IGBT管的集电极与所述第一直流正端相连，第一IGBT管的发射极与所述第二IGBT管的集电极相连，第二IGBT管的发射极分别与所述第一直流负端和所述第二直流负端相连；所述第一二极管的阳极与所述第一IGBT管的发射极相连，所述第一二极管的阴极与所述第一IGBT管的集电极相连；所述第二二极管的阳极与所述第二IGBT管的发射极相连，所述第二二极管的阴极与所述第二IGBT管的集电极相连；所述第一电感的一端与所述第一IGBT管的发射极相连，所述第一电感的另一端与所述第二直流正端相连；

[0015] 所述第一电容的两端分别与所述第一直流正端和所述第一直流负端相连，所述第二电容的两端分别与所述第二直流正端和所述第二直流负端相连；

[0016] 所述第三IGBT管的集电极与所述第一直流正端相连，第三IGBT管的发射极与所述第四IGBT管的集电极相连，第四IGBT管的发射极分别与所述第一直流负端和所述第二直流负端相连；所述第三二极管的阳极与所述第三IGBT管的发射极相连，所述第三二极管的阴极与所述第三IGBT管的集电极相连；所述第四二极管的阳极与所述第四IGBT管的发射极相连，所述第四二极管的阴极与所述第四IGBT管的集电极相连；所述第二电感的一端与所述第三IGBT管的发射极相连，所述第二电感的另一端与所述第二直流正端相连；

[0017] 所述第五IGBT管的集电极与所述第一直流正端相连，第五IGBT管的发射极与所述第六IGBT管的集电极相连，第六IGBT管的发射极分别与所述第一直流负端和所述第二直流负端相连；所述第五二极管的阳极与所述第五IGBT管的发射极相连，所述第五二极管的阴极与所述第五IGBT管的集电极相连；所述第六二极管的阳极与所述第六IGBT管的发射极相连，所述第六二极管的阴极与所述第六IGBT管的集电极相连；所述第三电感的一端与所述第五IGBT管的发射极相连，所述第三电感的另一端与所述第二直流正端相连。

[0018] 优选地，所述缓冲电路包括：可控开关和限流电阻；其中所述限流电阻并联在所述可控开关两端。

[0019] 优选地，所述可控开关为接触器。

[0020] 优选地，所述可控开关为继电器。

[0021] 优选地，所述可控开关为可控硅。

[0022] 一种双向DC/DC变换装置，包括：双向DC/DC变换器电路。

[0023] 由上述方案可知，本发明提供的一种双向DC/DC变换器电路，包括双向DC/DC变换器和缓冲电路，双向DC/DC变换器包括第一直流正端、第一直流负端、第二直流正端、第二直流负端，第一直流负端和所述第二直流负端相连且与缓冲电路的第一端相连；第一直流正端和所述缓冲电路的第二端分别连接第一直流电压的正、负端，第二直流正端和所述缓冲电路的第二端分别用于连接第二直流电压的正、负端。通过采用一路缓冲电路就可以实现对双向DC/DC变换器的保护，减少了器件的使用个数，降低了成本。

附图说明

[0024] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

[0025] 图1为本发明实施例一公开的一种双向DC/DC变换器电路的示意图；

[0026] 图2为本发明实施例二公开的一种双向DC/DC变换器电路的示意图；

[0027] 图3为本发明实施例三公开的一种双向DC/DC变换器电路的示意图；

[0028] 图4为本发明实施例四公开的一种双向DC/DC变换装置的结构示意图。

具体实施方式

[0029] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0030] 如图1所示，为本发明实施例一公开的一种双向DC/DC变换器电路，包括：双向DC/DC变换器11和缓冲电路12；其中：

[0031] 双向DC/DC变换器11包括第一直流正端、第一直流负端、第二直流正端、第二直流负端，第一直流负端和第二直流负端相连且与缓冲电路12的第一端相连；

[0032] 第一直流正端和缓冲电路12的第二端分别连接第一直流电压V1的正、负端，第二直流正端和缓冲电路12的第二端分别用于连接第二直流电压V2的正、负端。

[0033] 在上述实施例中，采用一路缓冲电路12，将缓冲电路12连接在双向DC/DC变换器11两端的直流侧，能够同时对双向DC/DC变换器11的两端上电起到保护作用，相对于现有技术需要采用两路缓冲电路减少了器件的使用个数，降低了成本。

[0034] 如图2所示，为本发明实施例二公开的一种双向DC/DC变换器电路，包括：第一电容C1、第二电容C2、第一IGBT管IGBT1、第二IGBT管IGBT2、第一二极管D1、第二二极管D2、电感L1、接触器KM1和限流电阻R1；其中：第一电容C1、第二电容C2、第一IGBT管IGBT1、第二IGBT管IGBT2、第一二极管D1、第二二极管D2和电感L1构成双向DC/DC变换器；接触器KM1和限流电阻R1构成缓冲电路；

[0035] 第一IGBT管IGBT1的集电极与第一直流正端相连，第一IGBT管IGBT1的发射极与第二IGBT管IGBT2的集电极相连，第二IGBT管IGBT2的发射极分别与第一直流负端和第二直流负端相连，第二二极管D2的阳极与第二IGBT管IGBT2的发射极相连，第二二极管D2的阴极与第二IGBT管IGBT2的集电极相连，第一二极管D1的阳极与第一IGBT管IGBT1的发射极相连，第一二极管D1的阴极与第一IGBT管IGBT1的集电极相连；

[0036] 第一电容C1的两端分别与第一直流正端和第一直流负端相连，第二电容C2的两端分别与第二直流正端和第二直流负端相连；

[0037] 电感L1的一端与第一IGBT管IGBT1的发射极相连，电感L1的另一端与第二直流正端相连；

[0038] 限流电阻R1并联在接触器KM1的两端，接触器KM1的一端与第二IGBT管IGBT2的发射极相连，接触器KM1的另一端与第一直流负端和第二直流负端相连。

[0039] 在上述实施例中，第一二极管D1和第二二极管D2分别为第一IGBT管IGBT1和第二IGBT管IGBT2的反并联续流二极管，第一电容C1为第一直流电压V1正、负端的支撑电容或滤波电容，第二电容C2为第二直流电压V2正、负端的支撑电容或滤波电容。

[0040] 当第一直流端上电时，第一直流电压V1经过由第一IGBT管IGBT1、第二二极管D2以及电感L1组成的降压式变换电路将电压降低到第二直流电压V2输出，电流经过第一电容C1与限流电阻R1，由限流电阻R1起限流作用；当第二直流端上电时，第二直流电压V2经电感L1、第二IGBT管IGBT2以及第一二极管D1组成的升压式变换电路将电压升高到第一直流电压V1输出，电流经第二电容C2与限流电阻R1，由限流电阻R1起限流作用。由此可见，不论第一直流端和第二直流端哪端上电，限流电阻R1都能起到限流作用，当第一直流端和第二直流端电压达到一定值时，接触器KM1吸合短路限流电阻R1，上电缓冲完成。

[0041] 如图3所示，为本发明在实施例二的基础上公开的一种双向DC/DC变换器电路，在实施例二的基础上将双向DC/DC变换器中的一路升压降压式变换电路增加到了三路。

[0042] 双向DC/DC变换器包括：第一IGBT管IGBT1、第二IGBT管IGBT2、第三IGBT管IGBT3、第四IGBT管IGBT4、第五IGBT管IGBT5、第六IGBT管IGBT6、第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4、第五二极管D5、第六二极管D6、第一电容C1、第二电容C2、第一电感L1、第二电感L2和第三电感L3，其中：

[0043] 第一IGBT管IGBT1的集电极与所述第一直流正端相连，第一IGBT管IGBT1的发射极与第二IGBT管IGBT2的集电极相连，第二IGBT管IGBT2的发射极分别与第一直流负端和第二直流负端相连；

[0044] 第一二极管D1的阳极与第一IGBT管IGBT1的发射极相连，第一二极管D1的阴极与第一IGBT管IGBT1的集电极相连；

[0045] 第二二极管D2的阳极与第二IGBT管IGBT2的发射极相连，第二二极管D2的阴极与第二IGBT管IGBT2的集电极相连；第一电感L1的一端与第一IGBT管IGBT1的发射极相连，第一电感L1的另一端与第二直流正端相连；

[0046] 第一电容C1的两端分别与所第一直流正端和第一直流负端相连，第二电容C2的两端分别与第二直流正端和第二直流负端相连；

[0047] 第三IGBT管IGBT3的集电极与第一直流正端相连，第三IGBT管IGBT3的发射极与第四IGBT管IGBT4的集电极相连，第四IGBT管IGBT4的发射极分别与第一直流负端和第二直流负端相连；

[0048] 第三二极管D3的阳极与第三IGBT管IGBT3的发射极相连，第三二极管D3的阴极与第三IGBT管IGBT3的集电极相连；

[0049] 第四二极管D4的阳极与第四IGBT管IGBT4的发射极相连，第四二极管D4的阴极与第四IGBT管IGBT4的集电极相连；

[0050] 第二电感L2的一端与第三IGBT管IGBT3的发射极相连，第二电感L2的另一端与第二直流正端相连；

[0051] 第五IGBT管IGBT5的集电极与第一直流正端相连，第五IGBT管IGBT5的发射极与第六IGBT管IGBT6的集电极相连，第六IGBT管IGBT6的发射极分别与第一直流负端和第二直流负端相连；

[0052] 第五二极管D5的阳极与第五IGBT管IGBT5的发射极相连，第五二极管D5的阴极与第五IGBT管IGBT5的集电极相连；

[0053] 第六二极管D6的阳极与第六IGBT管IGBT6的发射极相连，第六二极管D6的阴极与第六IGBT管IGBT6的集电极相连；

[0054] 第三电感L3的一端与第五IGBT管IGBT5的发射极相连，第三电感L3的另一端与第二直流正端相连；

[0055] 限流电阻R1并联在接触器KM1的两端，接触器KM1的一端与第二IGBT管IGBT2的发射极、第三IGBT管IGBT3的发射极和第四IGBT管IGBT4的发射极相连，接触器KM1的另一端与第一直流负端和第二直流负端相连。

[0056] 第一IGBT管IGBT1、第二二极管D2、第一电感L1组成一路降压式变换电路，第三IGBT管IGBT3、第四二极管D4、第二电感L2组成一路降压式变换电路，第五IGBT管IGBT5、第六二极管D6、第三电感L3组成一路降压式变换电路，这三路降压式变换电路并联可以增大双向DC/DC变换器的电流传输能力；同样第一电感L1、第二IGBT管IGBT2、第一二极管D1组成一路升压式变换电路，第二电感L2、第四IGBT管IGBT4、第三二极管D3组成一路升压式变换电路，第三电感L3、第流IGBT管IGBT6、第五二极管D5组成一路升压式变换电路，这三路升压式变换电路并联可以增大双向DC/DC变换器的电流传输能力。第一直流电压V1经三路降压式变换电路并联后降压到第二直流电压V2输出，或者第二直流电压V2经三路升压式变换电路并联后升压到第一直流电压V1输出。

[0057] 当第一直流端上电时，第一直流电压V1经过由第一IGBT管IGBT1、第二二极管D2、第一电感L1组成一路降压式变换电路，第三IGBT管IGBT3、第四二极管D4、第二电感L2组成一路降压式变换电路，第五IGBT管IGBT5、第六二极管D6、第三电感L3组成一路降压式变换电路，三路并联降压式变换电路将电压降低到第二直流电压V2输出，电流经过第一电容C1与限流电阻R1，由限流电阻R1起限流作用；当第二直流端上电时，第二直流电压V2经过由第一电感L1、第二IGBT管IGBT2、第一二极管D1组成一路升压式变换电路，第二电感L2、第四IGBT管IGBT4、第三二极管D3组成一路升压式变换电路，第三电感L3、第流IGBT管IGBT6、第五二极管D5组成一路升压式变换电路，三路并联升压式变换电路将电压升高到第一直流电压V1输出，电流经第二电容C2与限流电阻R1，由限流电阻R1起限流作用。由此可见，不论第一直流端和第二直流端哪端上电，限流电阻R1都能起到限流作用，当第一直流端和第二直流端电压达到一定值时，接触器KM1吸合短路限流电阻R1，上电缓冲完成。

[0058] 在上述实施例二和实施例三中，还可以将接触器KM1替换为继电器或可控硅，替换后的电路的工作原理与实施例二和实施例三相同，在此不再赘述。

[0059] 如图4所示，为本发明实施例四公开的一种双向DC/DC变换装置，包括：双向DC/DC变换器电路40；

[0060] 双向DC/DC变换器电路40包括：双向DC/DC变换器401和缓冲电路402；其中：

[0061] 双向DC/DC变换器401包括第一直流正端、第一直流负端、第二直流正端、第二直流负端，第一直流负端和第二直流负端相连且与缓冲电路402的第一端相连；

[0062] 第一直流正端和缓冲电路402的第二端分别连接第一直流电压V1的正、负端，第二直流正端和缓冲电路402的第二端分别用于连接第二直流电压V2的正、负端。

[0063] 在上述实施例中，采用一路缓冲电路402，将缓冲电路402连接在双向DC/DC变换器401两端的直流侧，能够同时对双向DC/DC变换器40的两端上电起到保护作用，相对于现有技术需要采用两路缓冲电路减少了器件的使用个数，降低了成本。

[0064] 具体的，在上述实施例中，双向DC/DC变换器电路的实现方式还可以采用如图2和图3所公开的方式，具体工作原理参照实施例二和实施例三的说明，在此不再赘述。

[0065] 需要说明的是，本发明公开的双向DC/DC变换器，不局限于图2所示的一路升压降压式变换电路，或图3所示的三路升压降压式变换电路，还可以采用两路或者多路升压降压式变换电路，在本发明中并不做限制。

[0066] 本实施例方法所述的功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算设备可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实施例对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算设备(可以是个人计算机，服务器，移动计算设备或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

[0067] 本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。

[0068] 对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。