双向功率变换的串并联切换电路

摘要

本申请公开了一种双向功率变换的串并联切换电路，包括：第一双向直流电压源和第二双向直流电压源；第一路双向DC/DC隔离变换电路和第二路双向DC/DC隔离变换电路；串并联切换开关，用于将第一路双向DC/DC隔离变换电路和第二路双向DC/DC隔离变换电路之间的连接关系置为串联关系或并联关系；第一输出滤波电容和第二输出滤波电容，当串并联切换开关切换时，第一输出滤波电容和第二输出滤波电容上的电压不变；以及，包括泄放电路和软起电路。该电路能够实现双向DC/DC隔离变换电路的串并联快速切换功能，并大幅提升双向DC/DC隔离变换电路的适用性。

权利要求

1.一种双向功率变换的串并联切换电路，其特征在于，包括：

第一双向直流电压源和第二双向直流电压源，用于提供双向功率变换的直流电压，其中，所述第一双向直流电压源到所述第二双向直流电压源的传能方向为正向；

第一路双向DC/DC隔离变换电路和第二路双向DC/DC隔离变换电路，用于实现双向的直流转直流功能；

串并联切换开关，用于将所述第一路双向DC/DC隔离变换电路和所述第二路双向DC/DC隔离变换电路之间的连接关系置为串联关系或并联关系，使得所述双向功率变换的串并联切换电路切换工作在串联工作模式或并联工作模式；

第一输出滤波电容和第二输出滤波电容，所述第一输出滤波电容为所述第一路双向DC/DC隔离变换电路的输出滤波电容，所述第二输出滤波电容为所述第二路双向DC/DC隔离变换电路的输出滤波电容，其中，当所述串并联切换开关切换时，所述第一输出滤波电容和所述第二输出滤波电容上的电压不变；

泄放电路，用于在电路断电时，对所述第一输出滤波电容和所述第二输出滤波电容进行放电；

软起电路，包括软起继电器开关和软起电阻，用于所述第一输出滤波电容和所述第二输出滤波电容的电容预充，使得所述第一输出滤波电容、所述第二输出滤波电容与所述第一双向直流电压源或所述第二双向直流电压源的电压压差在预设范围内。

2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述串并联切换开关包括第一开关、第二开关、第三开关和第四开关，其中，当所述第一开关和所述第二开关闭合，所述第三开关和所述第四开关断开时，所述双向功率变换的串并联切换电路切换为所述并联工作模式，当所述第一开关和所述第二开关断开，所述第三开关和所述第四开关闭合时，所述双向功率变换的串并联切换电路切换为所述串联工作模式，其中，所述串并联切换开关的通路路径上不包含所述第一输出滤波电容和/或所述第二输出滤波电容，其中，所述第一输出滤波电容的一端连接电压源正极侧，所述第二输出滤波电容的一端连接电压源负极侧，所述第一输出滤波电容的另一端与所述第二输出滤波电容的另一端连接。

3.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，当所述双向功率变换的串并联切换电路工作在正向传能上电时，所述软起继电器开关为断开状态，之后，所述第一双向直流电压源或所述第二双向直流电压源通过所述软起电阻给内部电压充电，其中，所述内部电压包括所述第一输出滤波电容和所述第二输出滤波电容上的电压，当所述软起继电器开关两端压差达到预设阈值时，闭合所述软起继电器开关，完成预充动作。

4.根据权利要求3所述的电路，其特征在于，在所述双向功率变换的串并联切换电路断电时，所述第一路双向DC/DC隔离变换电路和所述第二路双向DC/DC隔离变换电路停止传能，之后，断开所述软起继电器开关，并获取输出电压，当所述输出电压降低到预设的安全电压范围内时，启动所述泄放电路将所述内部电压泄放，完成泄放功能。

5.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，当所述双向功率变换的串并联切换电路从所述串联工作模式切换到所述并联工作模式时，所述第一路双向DC/DC隔离变换电路和所述第二路双向DC/DC隔离变换电路停止传能，之后，根据所述串并联切换开关切换的所述并联工作模式进行延时操作，并在所述延时操作结束后启动所述第一路双向DC/DC隔离变换电路和所述第二路双向DC/DC隔离变换电路的传能功能，完成所述并联工作模式的切换。

6.根据权利要求5所述的电路，其特征在于，所述根据所述串并联切换开关切换的所述并联工作模式进行延时操作中，在所述第一路双向DC/DC隔离变换电路和所述第二路双向DC/DC隔离变换电路停止传能后延时第一时间，在延时所述第一时间后断开所述第一开关和所述第二开关，并延时第二时间，在延时所述第二时间后闭合所述第三开关和所述第四开关，之后，延时第三时间，以在延时所述第三时间后启动所述第一路双向DC/DC隔离变换电路和所述第二路双向DC/DC隔离变换电路的传能功能，完成所述并联工作模式的切换，其中，所述第一时间根据电流续流时间设定，所述第二时间根据所述软起继电器开关断开动作的延时设定，所述第三时间根据所述软起继电器开关闭合动作的延时设定。

7.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，当所述双向功率变换的串并联切换电路从所述并联工作模式切换到所述串联工作模式时，所述第一路双向DC/DC隔离变换电路和所述第二路双向DC/DC隔离变换电路停止传能，之后，根据所述串并联切换开关切换的所述串联工作模式进行延时操作，并在所述延时操作结束后启动所述第一路双向DC/DC隔离变换电路和所述第二路双向DC/DC隔离变换电路的传能功能，完成所述串联工作模式的切换。

8.根据权利要求7所述的电路，其特征在于，所述根据所述串并联切换开关切换的所述串联工作模式进行延时操作中，在所述第一路双向DC/DC隔离变换电路和所述第二路双向DC/DC隔离变换电路停止传能后延时第一时间，在延时所述第一时间后断开所述第三开关和所述第四开关，并延时第二时间，在延时所述第二时间后闭合所述第一开关和所述第二开关，之后，延时第三时间，以在延时所述第三时间后启动所述第一路双向DC/DC隔离变换电路和所述第二路双向DC/DC隔离变换电路的传能功能，完成所述串联工作模式的切换，其中，所述第一时间根据电流续流时间设定，所述第二时间根据所述软起继电器开关断开动作的延时设定，所述第三时间根据所述软起继电器开关闭合动作的延时设定。

9.一种双向功率变换的工作模式切换方法，其特征在于，采用如权利要求1‑8任一项所述的双向功率变换的串并联切换电路实现串联工作模式或并联工作模式的切换。

10.一种开关电源，其特征在于，包括如权利要求1‑8任一项所述的双向功率变换的串并联切换电路。

说明书

双向功率变换的串并联切换电路

技术领域

[0001] 本申请涉及电能变换技术领域，尤其涉及一种双向功率变换的串并联切换电路。

背景技术

[0002] 随着新能源行业和新型电池的大力发展，电力能源转换的形式从传统的单向流动逐渐变成双向流动，从而推动新型电力能源的应用场景越来越丰富。实现能源双向流动的隔离DC/DC拓扑，即需要具备更宽电压增益转换比、高功率密度，同时也需要输入输出可靠电气隔离、以及更高变换效率。

[0003] 目前，为了实现双向DC/DC变换电路宽输出电压范围处理能力，通常采用将两路双向DC/DC进行串并联变换设计。双向DC/DC变换拓扑通常采用双有源桥电路或者双向LLC电路，双有源桥电路和双向LLC电路属于电流源转换拓扑，电流源变换电路在进行串并联变换时，需要将输出电路与外部完全断开，通过泄放电路将输出电容电压放到0V，然后再进行串并联切换和预充软起动作。该方案无法实现串并联切换的快速切换。

发明内容

[0004] 有鉴于此，本申请提供了一种双向功率变换的串并联切换电路，用以解决无法实现串并联切换的快速切换的问题。

[0005] 第一方面，本申请提供了一种双向功率变换的串并联切换电路，包括：

[0006] 第一双向直流电压源和第二双向直流电压源，用于提供双向功率变换的直流电压，其中，所述第一双向直流电压源到所述第二双向直流电压源的传能方向为正向；

[0007] 第一路双向DC/DC隔离变换电路和第二路双向DC/DC隔离变换电路，用于实现双向的直流转直流功能；

[0008] 串并联切换开关，用于将所述第一路双向DC/DC隔离变换电路和所述第二路双向DC/DC隔离变换电路之间的连接关系置为串联关系或并联关系，使得所述双向功率变换的串并联切换电路切换工作在串联工作模式或并联工作模式；

[0009] 第一输出滤波电容和第二输出滤波电容，所述第一输出滤波电容为所述第一路双向DC/DC隔离变换电路的输出滤波电容，所述第二输出滤波电容为所述第二路双向DC/DC隔离变换电路的输出滤波电容，其中，当所述串并联切换开关切换时，所述第一输出滤波电容和所述第二输出滤波电容上的电压不变；

[0010] 泄放电路，用于在电路断电时，对所述第一输出滤波电容和所述第二输出滤波电容进行放电；

[0011] 软起电路，包括软起继电器开关和软起电阻，用于所述第一输出滤波电容和所述第二输出滤波电容的电容预充，使得所述第一输出滤波电容、所述第二输出滤波电容与所述第一双向直流电压源或所述第二双向直流电压源的电压压差在预设范围内。

[0012] 如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述串并联切换开关包括第一开关、第二开关、第三开关和第四开关，其中，当所述第一开关和所述第二开关闭合，所述第三开关和所述第四开关断开时，所述双向功率变换的串并联切换电路切换为所述并联工作模式，当所述第一开关和所述第二开关断开，所述第三开关和所述第四开关闭合时，所述双向功率变换的串并联切换电路切换为所述串联工作模式，其中，所述串并联切换开关的通路路径上不包含所述第一输出滤波电容和/或所述第二输出滤波电容，其中，所述第一输出滤波电容的一端连接电压源正极侧，所述第二输出滤波电容的一端连接电压源负极侧，所述第一输出滤波电容的另一端与所述第二输出滤波电容的另一端连接。

[0013] 如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，当所述双向功率变换的串并联切换电路工作在正向传能上电时，所述软起继电器开关为断开状态，之后，所述第一双向直流电压源或所述第二双向直流电压源通过所述软起电阻给内部电压充电，其中，所述内部电压包括所述第一输出滤波电容和所述第二输出滤波电容上的电压，当所述软起继电器开关两端压差达到预设阈值时，闭合所述软起继电器开关，完成预充动作。

[0014] 如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，在所述双向功率变换的串并联切换电路断电时，所述第一路双向DC/DC隔离变换电路和所述第二路双向DC/DC隔离变换电路停止传能，之后，断开所述软起继电器开关，并获取输出电压，当所述输出电压降低到预设的安全电压范围内时，启动所述泄放电路将所述内部电压泄放，完成泄放功能。

[0015] 如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，当所述双向功率变换的串并联切换电路从所述串联工作模式切换到所述并联工作模式时，所述第一路双向DC/DC隔离变换电路和所述第二路双向DC/DC隔离变换电路停止传能，之后，根据所述串并联切换开关切换的所述并联工作模式进行延时操作，并在所述延时操作结束后启动所述第一路双向DC/DC隔离变换电路和所述第二路双向DC/DC隔离变换电路的传能功能，完成所述并联工作模式的切换。

[0016] 如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述根据所述串并联切换开关切换的所述并联工作模式进行延时操作中，在所述第一路双向DC/DC隔离变换电路和所述第二路双向DC/DC隔离变换电路停止传能后延时第一时间，在延时所述第一时间后断开所述第一开关和所述第二开关，并延时第二时间，在延时所述第二时间后闭合所述第三开关和所述第四开关，之后，延时第三时间，以在延时所述第三时间后启动所述第一路双向DC/DC隔离变换电路和所述第二路双向DC/DC隔离变换电路的传能功能，完成所述并联工作模式的切换，其中，所述第一时间根据电流续流时间设定，所述第二时间根据所述软起继电器开关断开动作的延时设定，所述第三时间根据所述软起继电器开关闭合动作的延时设定。

[0017] 如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，当所述双向功率变换的串并联切换电路从所述并联工作模式切换到所述串联工作模式时，所述第一路双向DC/DC隔离变换电路和所述第二路双向DC/DC隔离变换电路停止传能，之后，根据所述串并联切换开关切换的所述串联工作模式进行延时操作，并在所述延时操作结束后启动所述第一路双向DC/DC隔离变换电路和所述第二路双向DC/DC隔离变换电路的传能功能，完成所述串联工作模式的切换。

[0018] 如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述根据所述串并联切换开关切换的所述串联工作模式进行延时操作中，在所述第一路双向DC/DC隔离变换电路和所述第二路双向DC/DC隔离变换电路停止传能后延时第一时间，在延时所述第一时间后断开所述第三开关和所述第四开关，并延时第二时间，在延时所述第二时间后闭合所述第一开关和所述第二开关，之后，延时第三时间，以在延时所述第三时间后启动所述第一路双向DC/DC隔离变换电路和所述第二路双向DC/DC隔离变换电路的传能功能，完成所述串联工作模式的切换，其中，所述第一时间根据电流续流时间设定，所述第二时间根据所述软起继电器开关断开动作的延时设定，所述第三时间根据所述软起继电器开关闭合动作的延时设定。

[0019] 第二方面，本申请提供了一种双向功率变换的工作模式切换方法，包括采用如第一方面所述的双向功率变换的串并联切换电路实现串联工作模式或并联工作模式的切换。

[0020] 第三方面，本申请提供了一种开关电源，包括如第一方面所述的双向功率变换的串并联切换电路。

[0021] 在本申请中，通过设置两路双向DC/DC隔离变换电路和对应的输出滤波电容，并令两路双向DC/DC隔离变换电路在串并联切换过程中输出滤波电容两端的电压不变，实现两路双向DC/DC隔离变换电路串并联切换与对应的输出滤波电容之间的解耦处理，去除软起继电器两端电压差切换的粘连风险，支持在两路双向DC/DC隔离变换电路串并联切换过程中进行电能泄放功能和软起预充功能。本申请大幅降低了双向DC/DC隔离变换电路串并联切换的时间，能够实现双向DC/DC隔离变换电路的串并联快速切换功能，并大幅提升双向DC/DC隔离变换电路的适用性。

附图说明

[0022] 为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例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申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

[0023] 图1是本申请实施例中一种双向功率变换的串并联切换电路示意图；

[0024] 图2是本申请实施例中一种双向功率变换的双有源桥串并联切换电路示意图；

[0025] 图3是本申请实施例中一种双向功率变换的串并联切换电路对应控制方法的流程示意图；

[0026] 图4是本申请实施例中另一种双向功率变换的串并联切换电路示意图；

[0027] 图5是本申请实施例中又一种双向功率变换的串并联切换电路示意图。

具体实施方式

[0028] 为了更好的理解本申请的技术方案，下面结合附图对本申请实施例进行详细描述。

[0029] 应当明确，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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它实施例，都属于本申请保护的范围。

[0030] 在本申请实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“此”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。

[0031] 应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的相同的字段，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

[0032] 应当理解，尽管在本申请实施例中可能采用术语第一、第二、第三等来描述预设范围等，但这些预设范围不应限于这些术语。这些术语仅用来将预设范围彼此区分开。例如，在不脱离本申请实施例范围的情况下，第一预设范围也可以被称为第二预设范围，类似地，第二预设范围也可以被称为第一预设范围。

[0033] 取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”或“响应于检测”。类似地，取决于语境，短语“如果确定”或“如果检测（陈述的条件或事件）”可以被解释成为“当确定时”或“响应于确定”或“当检测（陈述的条件或事件）时”或“响应于检测（陈述的条件或事件）”。

[0034] 本申请提供一种双向功率变换的串并联切换电路，包括：

[0035] 第一双向直流电压源和第二双向直流电压源，用于提供双向功率变换的直流电压，其中，第一双向直流电压源到第二双向直流电压源的传能方向为正向。

[0036] 其中，双向功率支持正方向的电能传输和反方向的电能传输，在正向和反向都可设有直流电压源。具体地，本申请实施例中将第一双向直流电压源到第二双向直流电压源的电能方向定义为正向，并以此为基础进行阐述。

[0037] 第一路双向DC/DC隔离变换电路和第二路双向DC/DC隔离变换电路，用于实现双向的直流转直流功能。

[0038] 在一实施例中，双向功率变换的串并联切换电路中实现双向功率变换的核心部件为第一路双向DC/DC隔离变换电路和第二路双向DC/DC隔离变换电路，该两路具体可通过串并联切换的方式实现电压双向的宽范围输出，使得输出电压的输出范围更广。

[0039] 串并联切换开关，用于将第一路双向DC/DC隔离变换电路和第二路双向DC/DC隔离变换电路之间的连接关系置为串联关系或并联关系，使得双向功率变换的串并联切换电路切换工作在串联工作模式或并联工作模式。

[0040] 在一实施例中，实现双向功率变换的串并联切换功能具体可设置有串并联切换开关，该串并联切换开关包括两种切换模式，一种是将第一路双向DC/DC隔离变换电路和第二路双向DC/DC隔离变换电路置为串联关系，此时电路切换至串联工作模式，在此串联工作模式下电压输出值的上限可以更高；一种是将第一路双向DC/DC隔离变换电路和第二路双向DC/DC隔离变换电路置为并联关系，此时电路切换至并联工作模式，在此串联工作模式下电压输出值的下限可以更低。

[0041] 第一输出滤波电容和第二输出滤波电容，第一输出滤波电容为第一路双向DC/DC隔离变换电路的输出滤波电容，第二输出滤波电容为第二路双向DC/DC隔离变换电路的输出滤波电容，其中，当串并联切换开关切换时，第一输出滤波电容和第二输出滤波电容上的电压不变。

[0042] 在一实施例中，电路功率变换伴有滤波需求，本申请具体设置有第一输出滤波电容和第二输出滤波电容，该滤波电容具体是针对第一路双向DC/DC隔离变换电路和第二路双向DC/DC隔离变换电路所设置的，以对输出的电流进行滤波操作。需要说明的是，本申请中着重将第一输出滤波电容、第二输出滤波电容与串并联切换开关解耦开来，使得第一输出滤波电容和第二输出滤波电容在串并联切换开关切换时电容上电压不受影响。这种做法可以避免串并联切换开关切换时第一输出滤波电容、第二输出滤波电容上电压与外部电压（第一双向直流电压源电压或第二双向直流电压源电压）的电压差值瞬间过大的问题， 这样，不必完全断开电路内部与外部（直流电压源）的连接，能够实现串并联切换的快速切换，全程不必等待。

[0043] 泄放电路，用于在电路断电时，对第一输出滤波电容和第二输出滤波电容进行放电。

[0044] 在一实施例中，当双向功率变换的串并联切换电路处于掉电关机，或者电源在线拔出时，如收到关机命令，或者识别到电源拔出信号，可通过泄放电路对第一输出滤波电容和第二输出滤波电容进行放电，以使得电路将第一输出滤波电容和第二输出滤波电容泄放至安全电压，实现对电路的有效保护。

[0045] 软起电路，包括软起继电器开关和软起电阻，用于第一输出滤波电容和第二输出滤波电容的电容预充，使得第一输出滤波电容、第二输出滤波电容与第一双向直流电压源或第二双向直流电压源的电压压差在预设范围内。

[0046] 在一实施例中，本申请中设置的软起电路应用在双向功率变换之前，且与串并联切换开关、第一输出滤波电容和第二输出滤波电容的解耦设置有关联。具体地，该软起电路在在双向功率变换之前将对第一输出滤波电容和第二输出滤波电容进行电容预充，并使第一输出滤波电容和第二输出滤波电容上的电压与双向直流电压源上的电压相等或接近，这样，鉴于上述串并联切换开关、第一输出滤波电容和第二输出滤波电容的解耦设置，由于串并联切换开关切换时不影响第一输出滤波电容和第二输出滤波电容上的电压，则第一输出滤波电容和第二输出滤波电容上的电压将与外部电压保持在安全的范围内，串并联切换开关的切换不会使电路必须断开进行泄电操作。本申请可以在电路安全的前提下，无缝实现串联工作模式和并联工作模式的切换，显著提高双向功率变换的串并联切换电路的可适用性。

[0047] 进一步地，串并联切换开关包括第一开关、第二开关、第三开关和第四开关，其中，当第一开关和第二开关闭合，第三开关和第四开关断开时，双向功率变换的串并联切换电路切换为并联工作模式，当第一开关和第二开关断开，第三开关和第四开关闭合时，双向功率变换的串并联切换电路切换为串联工作模式，其中，串并联切换开关的通路路径上不包含第一输出滤波电容和/或第二输出滤波电容，其中，第一输出滤波电容的一端连接电压源正极侧，第二输出滤波电容的一端连接电压源负极侧，第一输出滤波电容的另一端与第二输出滤波电容的另一端连接。

[0048] 进一步地，当双向功率变换的串并联切换电路工作在正向传能上电时，软起继电器开关为断开状态，之后，第一双向直流电压源或第二双向直流电压源通过软起电阻给内部电压充电，其中，内部电压包括第一输出滤波电容和第二输出滤波电容上的电压，当软起继电器开关两端压差达到预设阈值时，闭合软起继电器开关，完成预充动作。

[0049] 进一步地，当双向功率变换的串并联切换电路从串联工作模式切换到并联工作模式时，第一路双向DC/DC隔离变换电路和第二路双向DC/DC隔离变换电路停止传能，之后，根据串并联切换开关切换的并联工作模式进行延时操作，并在延时操作结束后启动第一路双向DC/DC隔离变换电路和第二路双向DC/DC隔离变换电路的传能功能，完成并联工作模式的切换。

[0050] 进一步地，根据串并联切换开关切换的并联工作模式进行延时操作中，在第一路双向DC/DC隔离变换电路和第二路双向DC/DC隔离变换电路停止传能后延时第一时间，在延时第一时间后断开第一开关和第二开关，并延时第二时间，在延时第二时间后闭合第三开关和第四开关，之后，延时第三时间，以在延时第三时间后启动第一路双向DC/DC隔离变换电路和第二路双向DC/DC隔离变换电路的传能功能，完成并联工作模式的切换，其中，第一时间根据电流续流时间设定，第二时间根据软起继电器开关断开动作的延时设定，第三时间根据软起继电器开关闭合动作的延时设定。

[0051] 进一步地，当双向功率变换的串并联切换电路从并联工作模式切换到串联工作模式时，第一路双向DC/DC隔离变换电路和第二路双向DC/DC隔离变换电路停止传能，之后，根据串并联切换开关切换的串联工作模式进行延时操作，并在延时操作结束后启动第一路双向DC/DC隔离变换电路和第二路双向DC/DC隔离变换电路的传能功能，完成串联工作模式的切换。

[0052] 进一步地，根据串并联切换开关切换的串联工作模式进行延时操作中，在第一路双向DC/DC隔离变换电路和第二路双向DC/DC隔离变换电路停止传能后延时第一时间，在延时第一时间后断开第三开关和第四开关，并延时第二时间，在延时第二时间后闭合第一开关和第二开关，之后，延时第三时间，以在延时第三时间后启动第一路双向DC/DC隔离变换电路和第二路双向DC/DC隔离变换电路的传能功能，完成串联工作模式的切换，其中，第一时间根据电流续流时间设定，第二时间根据软起继电器开关断开动作的延时设定，第三时间根据软起继电器开关闭合动作的延时设定。

[0053] 进一步地，在双向功率变换的串并联切换电路断电时，第一路双向DC/DC隔离变换电路和第二路双向DC/DC隔离变换电路停止传能，之后，断开软起继电器开关，并获取输出电压，当输出电压降低到预设的安全电压范围内时，启动泄放电路将内部电压泄放，完成泄放功能。

[0054] 以下，具体结合图例对本申请方案以及更多的可实现方式进行阐述。

[0055] 图1是本申请实施例中一种双向功率变换的串并联切换电路示意图。如图1所示，双向功率变换的串并联切换电路，包括两路（上下两路）双向DC/DC隔离变换电路，分别是双向DC/DC隔离变换电路1#和双向DC/DC隔离变换电路2#。

[0056] 具体地，可以定义Vin→Vo为正向传能方向，其中，Vin为双向直流输入端电压源，Vo为双向直流的输出端电压源，K1/K2/K3/K4共同协作作为串并联切换开关，C1为上路输出滤波电容，C2为下路输出滤波电容，Cbus为输入滤波电容，K5为软起继电器开关，Rs为软起电阻，Ds为软起二极管，输出侧包含泄放电路和EMC（Electromagnetic Compatibility，电磁兼容性）滤波电路。

[0057] 进一步地，在图1的基础上，为了更详细的说明本申请的双向功率变换的串并联切换电路的实现方式及相关控制方法，具体以双有源桥电路串并联为例进行描述。

[0058] 图2是本申请实施例中一种双向功率变换的双有源桥串并联切换电路示意图。如图2所示，Vin为正向直流输入电压，Vo为正向直流输出电压，Cbus为输入滤波电容，C1为上路输出滤波电容，C2为下路输出滤波电容，Cout为输出全母线电容，Q1/Q2/Q3/Q4为上路双有源桥的原边主动开关管，Q5/Q6/Q7/Q8为上路双有源桥的副边主动开关管，L1为上路的谐振电感，Cd1为上路原边的隔直电容，Cd3为上路副边的隔直电容，Tr1为上路主变压器；Q11/Q12/Q13/Q14为下路双有源桥的原边主动开关管，Q15/Q16/Q17/Q18为下路双有源桥的副边主动开关管，L2为下路的谐振电感，Cd2为下路原边的隔直电容，Cd4为下路副边的隔直电容，Tr2为下路主变压器；K1/K2/K3/K4为串并联切换开关，Rx为泄放电阻，Qx为泄放开关管，Lf为共模滤波电感，K5为软起继电器开关，Rs为软起电阻，Ds为软起二极管，Isamp1为上路电流采样电阻，Isamp2为下路电流采样电阻。

[0059] 以图2为例进行描述，当双向电路工作在正向传能上电时，此时软起继电器开关K5为断开状态，输出电容Cout、以及上路输出滤波电容C1和下路输出滤波电容C2两端的低压均为0V，此时外部电压Vin通过软起电阻Rs给电路内部输出电容Cout、上路输出滤波电容C1、下路输出滤波电容C2充电，当内部电压预充接近Vin时，软起继电器开关K5两端压差接近0V，闭合软起继电器开关K5，完成预充动作。

[0060] 以图2为例进行描述，当双向功率变换的串并联切换电路断电时处于掉电关机，或者电源在线拔出时，如收到关机命令，或者识别到电源拔出信号时，双向功率变换的串并联切换电路执行以下步骤：

[0061] 将主功率开关管Q1/Q2/Q3/Q4/Q5/Q6/Q7/Q8和Q11/Q12/Q13/Q14/Q15/Q16/ Q17/Q18的开关驱动置低，停止传能。

[0062] 停止传能封波后，断开软起继电器开关K5，识别输出电压Vin，当Vin输出电压降低到安全电压后，启动泄放回路的泄放开关管Qx，通过泄放回路将输出内部电容Cout、上路输出滤波电容C1、下路输出滤波电容C2的残余电压泄放至安全电压。从而实现泄放功能。

[0063] 以图2为例进行描述，在正向工作状态下从串联工作模式切换到并联工作模式，当双向电源工作在串联工作模式时，此时K5为闭合状态，内部输出电容Cout的两端电压Vcout与外部输出电压Vo电平一致，这时电路处于串联工作状态，K1/K2处于闭合状态，K3/K4处于断开状态。当需要将双向电源工作模式切换到并联工作模式时，执行以下步骤：

[0064] 将主功率开关管Q1/Q2/Q3/Q4/Q5/Q6/Q7/Q8和Q11/Q12/Q13/Q14/Q15/Q16/ Q17/Q18的开关驱动置低，停止传能。

[0065] 具体过程如下：

[0066] 停止传能封波，延时小段续流时间t1（t1具体可设计为数个或者数十个开关工作周期时间），然后断开K1/K2。

[0067] 这样，在停止传能封波后，可根据延时的该小段续流时间t1去除封波后电感L1存储的残余电能，使得电路内部电压和外部电压仍保持在安全范围内。

[0068] 在K1/K2断开后，延时继电器断开动作时间t2（t2具体可设计为继电器断开动作的最大延时），然后闭合K3/K4。

[0069] 延时继电器闭合动作时间t3（t3具体可设计为继电器闭合动作的最大延时），然后启动主功率开关管的发波，实现并联传能工作模式。

[0070] 需要说明的是，继电器动作时间t2和延时继电器闭合动作时间t3能将继电器断开和闭合的延时都考虑进行，能够进一步排除在继电器断开或闭合期间出现内部电压和外部电压差值过大的问题。

[0071] 以图2为例进行描述，在正向工作状态下从并联工作模式切换到串联工作模式时，当双向电源工作在并联模式，此时K5为闭合状态，内部输出电容Cout的两端电压Vcout与外部输出电压Vo电平一致，这时电路处于并联工作模式，K3/K4处于闭合状态，K1/K2处于断开状态。当需要将双向电源工作模式切换到串联工作模式时，执行以下步骤：

[0072] 将主功率开关管Q1/Q2/Q3/Q4/Q5/Q6/Q7/Q8和Q11/Q12/Q13/Q14/Q15/Q16/ Q17/Q18的开关驱动置低，停止传能。

[0073] 具体过程如下：

[0074] 停止传能封波后，延时小段续流时间t1（t1具体可设计为数个或者数十个开关工作周期时间），然后断开K3/K4。

[0075] 在K3/K4断开后，延时继电器断开动作时间t2（t2具体可设计为继电器断开动作的最大延时），然后闭合K1/K2。

[0076] 延时继电器闭合动作时间t3（t3具体可设计为继电器闭合动作的最大延时），然后启动主功率开关管的发波，实现串联传能工作模式。

[0077] 进一步地，当双向电路在反向工作模式时，切换电路工作模式与正向工作时实现逻辑相同。当电路处于反向上电模式时，同样也是外部电压Vin通过软起电阻Rs给电路内部输出电容Cout、上路输出滤波电容C1、下路输出滤波电容C2充电，从而完成预充动作。反向工作模式从串联切换并联工作以及并联切换串联工作时，工作逻辑与正向一致。

[0078] 为了实现本申请的技术方案，让更多的工程技术工作者容易了解和应用本发明，将结合具体实施例，进一步阐述如何实现双向功率变换的串并联切换电路及对应的控制方法。

[0079] 图3是本申请实施例中一种双向功率变换的串并联切换电路对应控制方法的流程示意图。

[0080] 具体地，本申请控制方法的具体实现方式，可基于双向电源模块的数字控制芯片，通过图3详细控制流程实现。

[0081] （1）双向电源模块上电。

[0082] （2）通过软起二极管Ds和软起电阻Rs，将内部电容输出电压Vcout预充到外部电压Vo。

[0083] （3）接受电源控制系统的开机指令和输出电压设置值Vo_set，闭合软起继电器开关K5，当前电源模块工作区间为Sq。

[0084] （4）通过设置电压Vo_set，确定双向电源的串并联工作区间Sw，其中，当模块需求设置压处于高压段时，进入串联档工作模式，将Sw设置为1；当模块需求设置电压处于低压段时，进入并联档工作模式，将Sw设置为0。

[0085] （5）识别串并联工作状态，当Sw等于Sq时，不需要更改串并联档位。当Sw不等于Sq时，需要进行串并联切换。

[0086] （6）当Sw=1时，需要切换为串联工作模式，反之，当Sw=0时，需要切换为并联工作模式。

[0087] （7）切换为串联档，执行并联工作模式向串联工作模式的切换。

[0088] （8）切换为并联档，执行串联工作模式向并联工作模式的切换。

[0089] （9）切换完成后，启动功率开关管发波，并且，进入串联工作模式或者并联工作模式。

[0090] （10）接收关机指令，或者检测到电源拔出信号。

[0091] （11）当接收到关机指令或者检测到电源拔出信号时，停止功率管的发波信号，停止输出传能。

[0092] （12）‑（13）检测外部输出电压Vo是否下降到安全电压以下，当没有降到安全电压Vsafe时，继续等待进行判断。

[0093] （14）当检测到外部输出电压Vo

[0094] （15）策略结束，模块关机。

[0095] 其中，（16）为电源控制系统的外部控制，包括与步骤（3）和步骤（10）相关的设置输出电压需求、设置开关电源开机、关机。

[0096] （17）为触发（10）的操作之一，当用户手动拔出电源时，双向电源模块的数字控制芯片可检测到电源被拔出。

[0097] 图4是本申请实施例中另一种双向功率变换的串并联切换电路示意图。

[0098] 图5是本申请实施例中又一种双向功率变换的串并联切换电路示意图。

[0099] 进一步地，本申请提出的双向功率变换的串并联切换电路，可以变形为图4和图5两种不同连接形式的电路，可以看到，该两种连接形式的电路也可以将C1、C2和K1、K2、K3、K4解耦，C1、C2上的电压不会根据串并联切换开关的切换变化，图4和图5的电路同样也可以实现双向DC/DC隔离变换电路快速串并联切换。

[0100] 在本申请中，通过设置两路双向DC/DC隔离变换电路和对应的输出滤波电容，并令两路双向DC/DC隔离变换电路在串并联切换过程中输出滤波电容两端的电压不变，实现两路双向DC/DC隔离变换电路串并联切换与对应的输出滤波电容之间的解耦处理，去除软起继电器两端电压差切换的粘连风险，支持在两路双向DC/DC隔离变换电路串并联切换过程中进行电能泄放功能和软起预充功能。本申请大幅降低了双向DC/DC隔离变换电路串并联切换的时间，能够实现双向DC/DC隔离变换电路的串并联快速切换功能，并大幅提升双向DC/DC隔离变换电路的适用性。

[0101] 进一步地，本申请还提供一种双向功率变换的工作模式切换方法，包括采用如上述实施例的双向功率变换的串并联切换电路实现串联工作模式或并联工作模式的切换。

[0102] 进一步地，本申请还提供一种开关电源，包括如上述实施例的所述的双向功率变换的串并联切换电路。

[0103] 应理解，以上述双向功率变换的串并联切换电路作为基础所实施的方案及产品，都应落入到本申请的保护范围之内。

[0104] 所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。

[0105] 以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。