[发明专利]一种高压大功率充放电电路

权利要求书

1.一种高压大功率充放电电路，其特征在于，包括：初级储能装置(1)、充电电路(2)、次级储能装置(3)、倍压放电电路(4)和控制模块(5)；

所述充电电路(2)的输入端连接至所述初级储能装置(1)的第一输出端，所述次级储能装置(3)的输入端连接至所述充电电路(2)的第一输出端，所述倍压放电电路(4)的输入端连接至所述次级储能装置(3)的第一输出端，所述控制模块(5)的第一输入端连接至所述初级储能装置(1)的第二输出端，所述控制模块(5)的第二输入端连接至所述充电电路(2)的第二输出端，所述控制模块(5)的第三输入端连接至所述次级储能装置(3)的第二输出端，所述控制模块(5)的第一输出端连接至所述充电电路(2)的控制端，所述控制模块(5)的第二输出端连接至所述倍压放电电路(4)的控制端；

所述充电电路(2)用于将所述初级储能装置(1)中的能量传递给所述次级储能装置(3)；

所述倍压放电电路(4)用于将所述次级储能装置(3)中的能量释放到负载，产生脉冲波形；

所述控制模块(5)用于监测所述初级储能装置(1)中电池单元的电压、电流和温度状况，在信号不正常时断开充电电路，同时检测充电电路中电感的电流和次级储能装置的电压并对其实现闭环控制，还用于在充电时控制充电电路中的两个晶闸管阀的导通状态，在放电时控制倍压放电电路中的两个晶闸管阀的导通状态；

所述次级储能装置(3)包括：第一储能元件(C₁)和第二储能元件(C₂)；第一储能元件(C₁)用于将充电阶段存储的能量在放电阶段释放给负载；第二储能元件(C₂)用于在充电阶段与第一储能元件(C₁)并联充电，且在放电阶段串联放电；

所述充电电路(2)包括：半导体开关模块(T)、电感(L)、二极管模块(D)、第一晶闸管阀(T₁)和第二晶闸管阀(T₂)；半导体开关模块(T)的阳极用于连接所述初级储能装置(1)，半导体开关模块(T)的阴极、二极管模块(D)的阴极以及电感(L)的正极均相连，二极管模块(D)的正极、初级储能装置的负极、第一储能元件(C₁)的负极以及第二晶闸管阀(T₂)的阴极相连，电感(L)的负极、第一晶闸管阀(T₁)的阳极以及第一储能元件(C₁)的正极相连，第一晶闸管阀(T₁)的负极与次级储能装置(C₂)的正极相连，第二晶闸管阀(T₂)的阳极与次级储能装置(C₂)的负极相连，半导体开关模块(T)、第一晶闸管阀(T₁)和第二晶闸管阀(T₂)的触发极为所述充电电路(2)的控制端，半导体开关模块(T)的阳极为所述充电电路(2)第一输入端，第一储能元件(C₁)的正极和第二储能元件(C₂)的正极为所述充电电路(2)第一输出端；

所述倍压放电电路(4)包括：第三晶闸管阀(T₃)和第四晶闸管阀(T₄)；第三晶闸管阀(T₃)的正极与第一储能元件(C₁)的正极相连，第三晶闸管阀(T₃)的负极与第二储能元件(C₂)的负极相连，第四晶闸管阀(T₄)的正极与第二储能元件(C₂)的正极相连，第四晶闸管阀(T₄)的负极与负载的正极相连，负载的负极与第一储能元件(C₁)；

触发第一晶闸管阀(T₁)和第二晶闸管阀(T₂)，使其闭合，充电电路(2)对第一储能元件(C₁)和第二储能元件(C₂)进行充电，当对第一储能元件(C₁)和第二储能元件(C₂)两端电压达到设定值时，停止充电，断开第一晶闸管阀(T₁)和第二晶闸管阀(T₂)；

当需要给负载放电时，触发第三晶闸管阀(T₃)和第四晶闸管阀(T₄)，使其闭合，此时第一储能元件(C₁)和第二储能元件(C₂)串联，通过支路第一储能元件(C₁)-第三晶闸管阀(T₃)-第二储能元件(C₂)-第四晶闸管阀(T₄)-负载进行放电，放电结束后，断开第三晶闸管阀(T₃)和第四晶闸管阀(T₄)。

2.如权利要求1所述的高压大功率充放电电路，其特征在于，所述控制模块(5)包括：监测单元(51)、电流检测单元(52)、电压检测单元(53)、第一驱动控制单元(54)和第二驱动控制单元(55)；

所述监测单元(51)的输入端作为所述控制模块(5)的第一输入端，所述监测单元(51)的输出端与第一驱动控制单元(54)的第一输入端连接；所述监测单元(51)用于在电压、电流和温度参数异常时输出异常信号；

所述电流检测单元(52)的输入端作为所述控制模块(5)的第二输入端，所述电流检测单元(52)的输出端连接至所述第一驱动控制单元(54)的第二输入端；所述电流检测单元(52)用于根据电感中的电流信号输出电流反馈信号；

所述电压检测单元(53)的输入端作为所述控制模块(5)的第三输入端，所述电压检测单元(53)的输出端连接至所述第一驱动控制单元(54)的第三输入端，所述电压检测单元(53)用于根据储能元件两端的电压信号输出电压反馈信号；

所述第一驱动控制单元(54)的第四输入端用于接收外部的充电启始信号，所述第一驱动控制单元(54)的输出端作为所述控制模块(5)的第一输出端，所述第一驱动控制单元(54)用于根据所述异常信号输出用于断开所述充电电路(2)的第一控制信号，根据所述电流反馈信号输出用于反馈调节电感中电流大小的第二控制信号，根据所述电压反馈信号输出用于反馈调节储能元件两端的电压大小的第三控制信号，根据所述充电启始信号输出用于导通第一晶闸管阀(T₁)和第二晶闸管阀(T₂)的第四控制信号；

所述第二驱动控制单元(55)的输入端用于接收外部的放电启始信号，所述第二驱动控制单元(55)的输出端作为所述控制模块(5)的第二输出端，所述第二驱动控制单元(55)用于将放电启始信号传输至所述倍压放电电路(4)的控制端。