[发明专利]基于电池充放电的双向BUCK-BOOST电路及方法

说明书

本发明提供了基于电池充放电的双向BUCK‑BOOST电路以及工作方法，适用于高压储能方案，开关管S1的1端口连接到电池的正极，开关管S1的2端口连接霍尔传感器CT1、功率电感L1后连接到开关管S4的2端口，开关管S1的2端口还连接到开关管S2的1端口，开关管S4的2端口还连接到开关管S3的1端口，开关管S4的1端口连接到直流母线电容CBUS的一端，直流母线电容CBUS的另一端、开关管S3的2端口、开关管S2的2端口分别连接到电池的负极，开关管S1的1、2端口之间并联连接有开关K1，开关管S4的1、2端口之间并联连接有开关K2，开关管S4的1、2端口之间并联连接有电阻R1和开关K3。

技术领域

本发明及电力电子行业，尤其涉及基于电池充放电的双向BUCK-BOOST电路及方法。

背景技术

在储能电池充放电控制的应用中，基于双管的BUCK-BOOST电路是目前市面高压储能系统主流的功率拓扑。这种BUCK-BOOST电路具有结构、控制简单的优势。但是基于双管BUCK-BOOST电路在实际应用中也存在一些缺陷，造成实际使用存在一定的局限性。

1)从能量流动角度来看，无论是电池充电或放电模式，这种双管的BUCK-BOOST电路只能实现升压或降压功能中的其中一种功能，并不是真正意义上的双向BUCK-BOOST拓扑。这种缺陷会限制储能电池的输入电压范围，不适用于向更高压储能方案的集成。

2)BUCK-BOOST电路后级一般是逆变电路，目前双管BUCK-BOOST电路方案的输出直流母线电压一般都高于输入电池高压，故系统在高压电池输入(通常是500V系统)时存在高压母线应力的应用场景。这会造成BUCK-BOOST电路的开关器件以及后级逆变电路开关器件的电压应力高和开关损耗大的缺陷，从而降低系统效率和可靠性。

3)目前主流的双管BUCK-BOOST电路拓扑，电池放电模式工作在BOOST模式，故储能电池输入电压无法实现更高电压压集成。这会使得储能电池充放电时具有更大的电流，造成电池内部热管理的难度增加并一定程度上影响到电池的可靠性。

发明内容

针对上述提到的双管BUCK-BOOST电路存在的缺陷，本发明提供了基于电池充放电的双向BUCK-BOOST电路，还提供了该电路的工作方法，适用于高压储能方案，可靠性好。

其技术方案是这样的：一种基于电池充放电的双向BUCK-BOOST电路，包括开关管S1、开关管S2、开关管S3、开关管S4，所述开关管S1的1端口连接到电池的正极，所述开关管S1的2端口连接霍尔传感器CT1、功率电感L1后连接到开关管S4的2端口，所述开关管S1的2端口还连接到所述开关管S2的1端口，开关管S4的2端口还连接到所述开关管S3的1端口，开关管S4的1端口连接到直流母线电容CBUS的一端，直流母线电容CBUS的另一端、开关管S3的2端口、开关管S2的2端口分别连接到电池的负极，所述开关管S1的1、2端口之间并联连接有开关K1，所述开关管S4的1、2端口之间并联连接有开关K2，所述开关管S4的1、2端口之间并联连接有电阻R1和开关K3。

进一步的，所述开关管S1、开关管S2、开关管S3、开关管S4分别为IGBT或者MOS管中的任意一种，所述开关K1、K2、K3分别为继电器开关。

进一步的，第一电压采样端Vsen1的一端连接到电池的正极，第一电压采样端Vsen1的另一端连接到电池的负极，第二电压采样端Vsen2的一端连接到开关管S2的1端口，第二电压采样端Vsen2的另一端连接到开关管S2的2端口，第三电压采样端Vsen3的一端连接到直流母线电容CBUS的一端，第三电压采样端Vsen3的另一端连接到直流母线电容CBUS的另一端，第四电压采样端Vsen4的一端连接到开关管S3的1端口，第四电压采样端Vsen4的另一端连接到开关管S3的2端口。