[发明专利]一种双向升降压斩波电路

说明书

技术领域

本发明涉及斩波电路技术领域，尤其涉及一种双向升降压斩波电路。

背景技术

DC/DC变换器用于驱动反电动势负载(如蓄电池、超级电容、直流电机等)时，常需要进行能量双向传输，如驱动蓄电池、超级电容负载时，既要求能够使外部电源能对其充电，又要求可使其向外部放电；又如驱动直流电机负载时，常需要使电机既可电动运行，又可再生制动运行，将能量回馈电源。

为了能够使DC/DC变换器实现双向能量传输，一种方案是采用直接的方式，将两台单向DC/DC变换器反并联连接，同时使得两台DC/DC变换器不同时工作，以此实现能量的双向传输，但采用该类方式时，一台DC/DC变换器工作时，另一台DC/DC变换器被闲置，其一方面资源利用率低；另一方面，采用分时工作的DC/DC变换器所构成的储能系统的空间体积大、系统成本较高，且能量流动方向的切换控制非常复杂；另一种方案，是由双向DC/DC变换器通过一个变换器来达到两个变换器的功能，控制能量双向流动，使系统总器件数目变少，从而减小系统体积和成本、提高功率密度，且可更快速方便地实现能量流动方向的切换。

双向Buck/Boost电路、双向Buck-Boost电路、双向Cuk电路、双向Sepic/Zeta电路是目前较为常用的四种兼具降压功能和升压功能的斩波电路拓扑，这些电路拓扑虽然也能够实现能量双向流动，但双向Buck/Boost电路不能在一个方向上实现升压和降压功能，而且开关管要承受2U₁的电压应力，其他三种双向DC/DC拓扑虽可以单方向实现升压和降压功能，但开关管要承受U₁+U₂的电压应力，在高压场合使用受限。

Buck-Boost电路、Cuk电路、Sepic电路、Zeta电路是目前较为常用的四种兼具降压功能和升压功能的斩波电路拓扑，如图1、2所示，以Buck-Boost电路、Cuk电路为例，目前的升降压斩波电路拓扑均存在以下问题：

1)只能在一个方向上实现升压和降压功能，不能够实现双方向上的升降压功能；

2)电路拓扑中开关管需要承受较高的电压应力，其中，Buck-Boost电路中开关管需要承受2U₁(U₁为输入电压)的电压应力，其它三种升降压斩波电路拓扑中开关管则需要承受U₁+U₂(U₂为输出电压)的电压应力；因此这些电路拓扑应用在高压场合中均会受到一定的限制，若采用更高电压等级的开关管来解决该问题，又必然会造成产品成本的增加。

发明内容

本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种结构简单、能够实现能量的双向传输，同时能够在两个传输方向上均实现升降压功能，且电路中开关管以及储能电容所承受的电压应力低的双向升降压斩波电路。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种双向升降压斩波电路，包括第一斩波支路、第二斩波支路、第一储能电容C3、第二储能电容C4、第一滤波电容C1、第二滤波电容C2以及储能电感L，第一斩波支路的一端连接第一电源U₁端的正极，另一端连接第二电源U₂的负极，所述第二斩波支路的一端连接第一电源U₁端的负极，另一端连接第二电源U₂端的正极；所述第一斩波支路、第二斩波支路均包括两个具有相同连接极性的开关管，且所述第一斩波支路与所述第二斩波支路中开关管的连接极性相反，每个所述开关管反并联有二极管；

所述第一储能电容C3的一端与第一电源U₁端的正极连接，另一端与第二电源U₂端的正极连接；所述第二储能电容C4的一端与第一电源U₁端的负极连接，另一端与第二电源U₂端的负极连接；所述储能电感L的一端连接在所述第一斩波支路的两个开关管之间，另一端连接在所述第二斩波支路的两个开关管之间；所述第一滤波电容C1和第二滤波电容C2分别设置在第一电源U₁端、第二电源U₂端。

作为本发明的进一步改进：每个所述开关管并联连接有一个保护电路。

作为本发明的进一步改进：还包括设置在输入端的输入滤波电路。

作为本发明的进一步改进：还包括设置在输入端正极母线上的软启动电路。