本發(fā)明涉及電力變換，尤其涉及一種變換模塊、驅(qū)動(dòng)電路及變換器。

背景技術(shù)：

1、戶儲(chǔ)變流器多與光伏配合使用，將光伏的電或者市電(用電低峰時(shí)段)儲(chǔ)存在蓄電池中，當(dāng)市電停電時(shí)或者用電高峰時(shí)段時(shí)，再將蓄電池儲(chǔ)存的直流電變換成市電220伏交流電供戶用電器使用，從而起到電量搬移、電費(fèi)管理、應(yīng)急電源等作用。

2、戶儲(chǔ)變流器接入的電池模組分為兩種：高壓電池和低壓電池。面向高壓電池的戶儲(chǔ)變流器大多采用buck/boost雙向變換器作為電池接口。該架構(gòu)的功率器件數(shù)量較少，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔，控制簡(jiǎn)單，效率較高。但是，相同容量下高壓電池的價(jià)格要高于低壓電池，且電池電壓等級(jí)高，安全系數(shù)較低。

3、與高壓電池（100v-200v）相比，低壓電池（48v）的電壓等級(jí)較低，安全系數(shù)較高，且相同容量下的成本較低，但是戶儲(chǔ)變流器的電池接口需要具備很強(qiáng)的升壓能力，才能實(shí)現(xiàn)低壓電池和高壓直流母線的電壓匹配。面向低壓電池的戶儲(chǔ)變流器一般采用隔離型雙向橋式拓?fù)渥鳛殡姵亟涌?。隔離型橋式拓?fù)淇梢酝ㄟ^(guò)調(diào)整高頻變壓器的原副邊匝比，輕易地實(shí)現(xiàn)高增益變換，而且能在大部分工況下實(shí)現(xiàn)功率管的零電壓（zvs）軟開關(guān)，但是，其采用了高頻變壓器和較多的功率器件，體積、成本和損耗較大，效率難以改善，且控制相對(duì)復(fù)雜，且現(xiàn)有技術(shù)對(duì)高壓側(cè)電容和開關(guān)管具有一定的耐高壓要求，導(dǎo)致成本增加。

4、因此，需要一種對(duì)功率器件的數(shù)量需求小、整體體積小、制造成本低、變換效率高且控制簡(jiǎn)單，同時(shí)能夠緩解電容和開關(guān)管的耐高壓要求，降低成本的變換模塊、驅(qū)動(dòng)電路及變換器。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種變換模塊、驅(qū)動(dòng)電路及變換器。

2、本發(fā)明技術(shù)方案如下所述：

3、一種變換模塊，包括低壓側(cè)、高壓側(cè)、開關(guān)管、電感以及電容；

4、所述開關(guān)管有4個(gè)，分別為開關(guān)管、開關(guān)管、開關(guān)管、開關(guān)管；

5、所述低壓側(cè)的電壓為；

6、所述高壓側(cè)的電壓為；

7、所述電容有2個(gè)，分別為電容和電容；

8、所述電感有2個(gè)，分別為電感和電感，所述電感的電感量為，所述電感的電感量為；

9、所述低壓側(cè)的正極分別連接所述電感的第一端、所述電容的正極、所述開關(guān)管的第一端，所述電感的第二端分別連接所述開關(guān)管的第一端、所述開關(guān)管的第一端；

10、所述低壓側(cè)的負(fù)極分別連接所述電容的負(fù)極、所述電感的第一端、所述開關(guān)管的第二端，所述電感的第二端連接所述開關(guān)管的第二端、所述開關(guān)管的第一端；

11、所述高壓側(cè)的正極分別連接所述開關(guān)管的第二端、所述電容的正極；

12、所述高壓側(cè)的負(fù)極分別連接所述開關(guān)管的第二端、所述電容的負(fù)極。

13、作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，當(dāng)所述開關(guān)管和所述開關(guān)管導(dǎo)通，所述開關(guān)管和所述開關(guān)管關(guān)閉時(shí)，所述電感和所述電感給電容和電容進(jìn)行放電，所述電感電流和的變化率分別為：

14、。

15、作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，當(dāng)所述開關(guān)管和所述開關(guān)管導(dǎo)通，所述開關(guān)管和所述開關(guān)管關(guān)閉時(shí)，電感電流和的變化率分別為：

16、。

17、作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，當(dāng)所述開關(guān)管和所述開關(guān)管導(dǎo)通，所述開關(guān)管和所述開關(guān)管關(guān)閉時(shí)，電感電流和的變化率分別為：

18、。

19、作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述低壓側(cè)并聯(lián)電容。

20、作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述開關(guān)管與所述開關(guān)管互補(bǔ)導(dǎo)通，所述開關(guān)管與所述開關(guān)管互補(bǔ)導(dǎo)通，所述開關(guān)管與所述開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)信號(hào)互差180°。

21、作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述開關(guān)管與所述開關(guān)管的占空比相等，占空比d＞0.5。

22、作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述低壓側(cè)包括多個(gè)依次串聯(lián)的電芯和一個(gè)模擬前端芯片。

23、一種驅(qū)動(dòng)電路，包括上述的變換模塊、第一半橋驅(qū)動(dòng)器、第二半橋驅(qū)動(dòng)器，所述第一半橋驅(qū)動(dòng)器和所述第二半橋驅(qū)動(dòng)器控制所述開關(guān)管、所述開關(guān)管、所述開關(guān)管以及所述開關(guān)管的通斷。

24、一種變換器，包括多個(gè)上述的驅(qū)動(dòng)電路，多個(gè)所述驅(qū)動(dòng)電路并聯(lián)。

25、根據(jù)上述方案的本發(fā)明，本發(fā)明的有益效果在于：

26、1、本發(fā)明通過(guò)采樣計(jì)算高低壓側(cè)電壓，電感電流（功率）自動(dòng)調(diào)整開關(guān)頻率，在全功率范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)zvs軟開關(guān)；

27、2、本發(fā)明使用了無(wú)變壓器設(shè)計(jì)，減少了變壓器磁耦合損耗，相比隔離型高增益變換器轉(zhuǎn)換效率提升約2%，且每個(gè)變換模塊僅含有4個(gè)開關(guān)管，對(duì)功率器件的數(shù)量需求小、制造成本低；

28、3、本發(fā)明可使用280ah、314ah等大容量電芯，在電池包度電數(shù)相同的情況下，大容量電芯有較大的成本優(yōu)勢(shì)，同時(shí)減少了模擬前端芯片的數(shù)量，降低mcu的通訊負(fù)擔(dān)；

29、4、本發(fā)明拓?fù)渲械碾姼泻碗姼凶詣?dòng)均流，僅需一個(gè)電流傳感器即可完成電感電流采樣，控制方法簡(jiǎn)單；

30、5、本發(fā)明使用固定占空比（固定增益）控制，由外部充放電設(shè)備控制充放電功率，保留了電池包端口的電池特性，控制簡(jiǎn)單，輸出響應(yīng)速度快；

31、6、本發(fā)明帶有電流閉環(huán)控制，可在外部短路或者電流過(guò)載時(shí)限制電流輸出，防止損壞電池組；

32、7、本發(fā)明采用一個(gè)電感對(duì)應(yīng)一個(gè)電容的結(jié)構(gòu)，能夠緩解電容和開關(guān)管的耐高壓要求，降低成本。

技術(shù)特征：

1.一種變換模塊，其特征在于，包括低壓側(cè)、高壓側(cè)、開關(guān)管、電感以及電容；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變換模塊，其特征在于，當(dāng)所述開關(guān)管和所述開關(guān)管導(dǎo)通，所述開關(guān)管和所述開關(guān)管關(guān)閉時(shí)，所述電感和所述電感給電容和電容進(jìn)行放電，所述電感電流和的變化率分別為：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變換模塊，其特征在于，當(dāng)所述開關(guān)管和所述開關(guān)管導(dǎo)通，所述開關(guān)管和所述開關(guān)管關(guān)閉時(shí)，電感電流和的變化率分別為：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變換模塊，其特征在于，當(dāng)所述開關(guān)管和所述開關(guān)管導(dǎo)通，所述開關(guān)管和所述開關(guān)管關(guān)閉時(shí)，電感電流和的變化率分別為：

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變換模塊，其特征在于，所述低壓側(cè)并聯(lián)電容。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變換模塊，其特征在于，所述開關(guān)管與所述開關(guān)管互補(bǔ)導(dǎo)通，所述開關(guān)管與所述開關(guān)管互補(bǔ)導(dǎo)通，所述開關(guān)管與所述開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)信號(hào)互差180°。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變換模塊，其特征在于，所述開關(guān)管與所述開關(guān)管的占空比相等，占空比d＞0.5。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變換模塊，其特征在于，所述低壓側(cè)包括多個(gè)依次串聯(lián)的電芯和一個(gè)模擬前端芯片。

9.一種驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于，包括如權(quán)利要求1-8任一所述的變換模塊、第一半橋驅(qū)動(dòng)器、第二半橋驅(qū)動(dòng)器，所述第一半橋驅(qū)動(dòng)器和所述第二半橋驅(qū)動(dòng)器控制所述開關(guān)管、所述開關(guān)管、所述開關(guān)管以及所述開關(guān)管的通斷。

10.一種變換器，其特征在于，包括多個(gè)如權(quán)利要求9所述的驅(qū)動(dòng)電路，多個(gè)所述驅(qū)動(dòng)電路并聯(lián)。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種變換模塊、驅(qū)動(dòng)電路及變換器，其中變換模塊包括低壓側(cè)、高壓側(cè)、開關(guān)管、電感以及電容；開關(guān)管有4個(gè)，為、、、；低壓側(cè)的電壓為；高壓側(cè)的電壓為；電容有2個(gè)，為和；電感有2個(gè)，為和，的電感量為，的電感量為；低壓側(cè)的正極分別連接的第一端、的正極、的第一端，的第二端連接的第一端、的第一端；低壓側(cè)的負(fù)極分別連接的負(fù)極、的第一端、的第二端，的第二端連接的第二端、的第一端；高壓側(cè)的正極分別連接的第二端、的正極；高壓側(cè)的負(fù)極分別連接的第二端、的負(fù)極。本發(fā)明采用一個(gè)電感對(duì)應(yīng)一個(gè)電容的結(jié)構(gòu)，能夠緩解電容和開關(guān)管的耐高壓要求，降低成本。

技術(shù)研發(fā)人員：茅成城,周鼎森,朱嵩華,馬金濤,印志江,錢嬌
受保護(hù)的技術(shù)使用者：南通沃太新能源有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/30