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CN201038818Y - 可逆充电-逆变电源控制装置 - Google Patents

可逆充电-逆变电源控制装置 Download PDF

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CN201038818Y
CN201038818Y CNU2007200960694U CN200720096069U CN201038818Y CN 201038818 Y CN201038818 Y CN 201038818Y CN U2007200960694 U CNU2007200960694 U CN U2007200960694U CN 200720096069 U CN200720096069 U CN 200720096069U CN 201038818 Y CN201038818 Y CN 201038818Y
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CN
China
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battery
accumulator
utility
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buck
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CNU2007200960694U
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English (en)
Inventor
张德宽
徐道恒
孙继先
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tianjin Fangyuan Electric Co., Ltd.
Original Assignee
Tianjin Tongxuan Frequency Conversion Technology Coltd
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Abstract

本实用新型公开了一种可逆充电－逆变电源控制装置，包括依次相互连接的交流电源、整流逆变桥、输出电容回路、储能器和电池；在储能器与电池之间设有升降压变换器。本实用新型的有益效果是：由于本实用新型的拓扑结构在电池充、放电时电路均处于工作状态，提高了主电路的应用效率，新拓扑结构减少了元器件，使产品的安装维护更加方便，在减少设备体积的同时，使负载适应性增强，降低了生产成本，该技术可应用于公共电网应急电源、车载逆变电源、车载蓄电池充电装置等。

Description

可逆充电－逆变电源控制装置
技术领域
本实用新型涉及一种逆变电源装置，特别是涉及一种应急电源装置中可逆充电一逆变电源控制装置。
背景技术
图1是降压斩波充电状态电路原理图；图2升压斩波逆变工作状态电路原理图。在现有的逆变电源装置中，包括两组主电路拓扑结构，一组为降压斩波充电电路结构，另一组为升压斩波逆变放电电路结构；如图1所示，降压斩波器工作原理是：交流电通过T1、T2、T3、T4组成的整流桥输出给电容C回路，通过T7、T8和电感L组成的降压斩波器主电路给电池充电；图2所示，升压斩波器工作原理是：电池通过T17、T18和电感L1组成的升压斩波器主电路放电给输出电容C1回路，通过Tl1、T12、T13和T14组成的逆变桥给负载做为供电电源。在交流电网正常时，经过降压斩波电路给电池充电；当交流电网断电后，经过升压斩波电路给负载做为供电电源。当电网电压恢复时，应急电源又将恢复为电网供电。应急电源在电网停电时，能在不同场合为各种用电设备供电。以上电路存在以下缺点：在这种系统结构中，整流桥与逆变桥有相似的结构，却必须分别独立组成两套主电路单元，造成部分器件的冗余浪费。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是，克服已有技术的缺点，提供一种可将整流降压充电、升压逆变两套电路进行整合的一体化电路拓扑结构。
本实用新型所采用的技术方案是：一种可逆充电一逆变电源控制装置，包括依次相互连接的交流电源、整流逆变桥、输出电容回路、储能器和电池；在所述储能器与电池之间设有升降压变换器。
所述升降压变换器由T27和T28两个绝缘栅双极型管组成，T27的集电极与所述输出电容回路正极连接，T27发射级与T28的集电极连接，T28的发射极与输出电容回路负极连接，T27的发射极与所述储能器连接。
本实用新型的有益效果是：由于本实用新型的拓扑结构在电池充、放电时电路均处于工作状态，提高了主电路的应用效率，新拓扑结构减少了元器件，使产品的安装维护更加方便，在减少设备体积的同时，使负载适应性增强，降低了生产成本，该技术可应用于公共电网应急电源、车载逆变电源、车载蓄电池充电装置等。
附图说明
图1是降压斩波充电状态电路原理图；
图2升压斩波逆变工作状态电路原理图；
图3是本实用新型电路方框图；
图4是本实用新型优化整合拓扑图。
图中：
1：交流电源    2：整流逆变桥  3：输出电容回路
4：升降压变换器5：储能器    6：电池
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细说明：
如图3和图4所示，本实用新型绝缘栅双极型功率晶体管IGBT是由BJT(双极型三极管)和 MOS(绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱动式电力电子器件，结合微计算机控制技术，采用美国TI公司的32位数字信号处理器(TMS320LF2407PQGA)用软件程序对T1～T4、T7、T8等六个绝缘栅双极型晶体管的通断控制。如图4所示，  T21、T22、T23、T24、T27、T28为IGBT管，可逆充电一逆变电源控制装置，在构成降压斩波器时：交流电源1通过由T21、T22、T23和T24四个IGBT管组成的整流逆变桥2输出电流，此时整流逆变桥2的工作状态为整流桥，经输出电容回路3的电容器C滤波后，进入由T27、T28两个IGBT管组成的升降压变换器4，此时升降压变换器4的工作状态为斩波器，T27的集电极与所述输出电容回路正极连接，T27发射级与T28的集电极连接，T28的发射极与输出电容回路负极连接，T27的发射极与储能器5连接，由斩波器输出的电流，经过由电感L组成的储能器5给电池6进行充电，降压斩波器稳态占空比仅和电池6电压与输出电容回路3的电容器C的电容电压的比有关，与其它参数无关。充电电流纹波在占空比、载波频率及电池电压确定后仅与直流电感有关，给定适当的纹波电流即可求得降压斩波器稳态占空比。减小电流纹波系数，可以通过加大电感量、提高载波频率或减小电容电压与电池电压的压差来实现。
本实用新型可逆充电一逆变电源控制装置，在构成升压斩波器时：电池6通过储能器5的储能器件电感L，经T27、T28两个IGBT管组成的升降压变换器4，此时升降压变换器4的工作状态为升压斩波器，放电给输出电容回路3的电容器C，放电电流通过T21、T22、T23和T24组成的整流逆变桥2输出给负载作为供电电源，此时整流逆变桥2的工作状态为逆变桥，升压斩波器在开关管T28导通时对电感L储能，关断时由于电感L的强迫作用(电流不能突变)将电感L所储能量的一部分(电感电流连续时不可能将全部能量转移到负载侧)释放到输出电容回路3上，从而达到提高电容器C上电压的目的。一般电容器容量根据负载功率而确定，合理的电容参数能够保证输出电容回路3上电容电压恒定，故系统稳态可认为电容电压为恒定电压源，稳定输出电容回路3的输出电容电压仅与电池6电压和开关管T28的占空比有关，而与电感参数无关，电感参数仅影响纹波电流，这一点与降压斩波器类似。特别地，当占空比为0时，输出电容电压与电池电压相等，而理论上可实现无限升压系数，但客观上由于考虑电感饱和及主回路开关器件等诸多因素，稳定占空比以不大于70％为最佳。在升压斩波器与降压斩波器共用同一电感时，电流纹波系数只要按降压斩波器设计即可，升压斩波器纹波系数一定小于降压斩波系数。
由于本实用新型的拓扑结构在电池充、放电时电路均处于工作状态，提高了主电路的应用效率，新拓扑结构减少了元器件的数量，使产品的安装维护更加方便，本实用新型与传统技术相比，本实用新型工作在升压斩波器或降压斩波器时的等效电路与传统电路完全一致，在性能上可以达到完全相同的效果。由于完全节省了六只功率二极管、一组滤波电容和一台电抗器等原材料，在生产成本上可以降低40％左右。由于该拓扑结构在充电、放电时均处于工作状态，因此主电路的应用效率提高一倍。同时由于减少一套主电路结构，生产效率也提高了30％左右。在减少设备体积的同时，使负载适应性增强，降低了生产成本，为企业的集约化生产提供了技术保障。

Claims (2)

1.一种可逆充电-逆变电源控制装置，包括依次相互连接的交流电源(1)、整流逆变桥(2)、输出电容回路(3)、储能器(5)和电池(6)；其特征在于：在所述储能器(5)与电池(6)之间设有升降压变换器(4)。
2.根据权利要求1所述的可逆充电-逆变电源控制装置，其特征在于：所述升降压变换器(4)由T27和T28两个绝缘栅双极型管组成，T27的集电极与所述输出电容回路(3)正极连接，T27发射级与T28的集电极连接，T28的发射极与输出电容回路(3)负极连接，T27的发射极与所述储能器(5)连接。
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