发明名称 双向直流电力转换系统
摘要 本发明提供一种双向直流-至-直流电力转换器。此电力转换器具有三种操作模式:(1)降压模式,其中电力转换器在第一方向中转换电力(例如由高压电力汇流排至低压电力汇流排),(2)升压模式,其中电力转换器在相反方向中转换电力(例如从低压电力汇流排至高压电力汇流排),以及(3)切断模式,其中未将电力传送。因此可以使用单一电力转换器以替代传统式降压转换器与传统式升压转换器。此电力转换器可以提供电池充电控制功能,且可被使用将电池充电,其例如可以提供电源给电气装置之组件。
申请公布号 TWI264172 申请公布日期 2006.10.11
申请号 TW091119577 申请日期 2002.08.28
申请人 欧库尔公司 发明人 强纳森贝兹-莱库克斯
分类号 H02M3/335 主分类号 H02M3/335
代理机构 代理人 林志刚 台北市中山区南京东路2段125号7楼
主权项 1.一种双向直流一至一直流电力转换器,其特征为包括:电路,其包括第一电力节点,第二电力节点,以及内部节点;第一能量储存装置,耦合连接于第一电力节点与接地(ground)之间;第二能量储存装置,耦合连接于第二电力节点与接地之间;第一开关,耦合连接于第一电力节点与内部节点之间,其中当此第一开关是在关闭位置中时,其允许在第一节点与内部节点之间之电流;第二开关,耦合连接于内部节点与接地之间,其中当比第二开关是在关闭位置中时,其允许在内部节点与接地之间之电流;电感装置,耦合连接于第二电力节点与内部节点之间;负载周期控制器,耦合连接至第一与第二开关;以及耦合连接至第一与第二控制信号,该控制器包括:第一感测装置,用于感测第一电压,此第一感测装置包括第一电压感测输入而耦合连接至第一电力节点;第二感测装置,用于感测第二电压,此第二感测装置包括第二电压感测输入而耦合连接至第二电力节点;感测选择装置,用于交替地选择第一与第二电压感测输入;脉冲产生器,其控制第一与第二开关;以及回馈装置,用于控制脉冲产生器以响应由感测选择装置所选择而从第一与第二电压感测输入之一所接收之输入。2.如申请专利范围第1项之电力转换器,其中第一电力节点耦合连接至第一电力滙流排,并且其中第二电力节点耦合连接至第二电力滙流排,并且其中此电力转换器更包括:感测电阻器,具有第一终端耦合连接至第二电力滙流排,以及具有第二终端;电池,耦合连接于接地与感测电阻器之第二终端之间,因此形成接合点;电流感测输入,耦合连接至由电池与电流感测电阻器所形成之接合点;第一与第二连接,在此第二电压感测输入与电流感测输入各别连接至感测电阻器,以致于在第二电压感测输入与电流感测输入之间的电压对应于流经感测电阻器之电流;电流感测装置,耦合连接于第二电压感测输入与电流感测输入之间,用于感测流经感测电阻器之电流并且产生代表电流之输出;电池充电控制器,用于决定流入电池之电流数量;以及其中此回馈装置包括扩大的选择装置,其包括由以下可选择的输入:(1)第一电压;(2)第二电压;以及(3)电流感测装置之输出。3.如申请专利范围第2项之电力转换器,其中此电池包括整合式安全电路用于自动地将电池解除连接以响应来自电池充电控制器之信号。4.一种由双向直流一至一直流电力转换器所使用之方法,具有降压操作模式与升压操作模式,此电力转换器包括:第一电力节点、第二电力节点、第一感测装置用于感测在第一电力节点之第一电压、第二感测装置用于感测在第二电力节点之第二电压、以及具有负载周期之脉冲产生器,其特征为包括以下步骤:(A)选择升压操作模式与降压操作模式之一;(B)当选择降压模式时,执行以下步骤:(B)(1)选择第二电压;以及(B)(2)将电力从第一电力节点转换至第二电力节点,藉由维持第一回馈回路(其改变脉冲产生器之负载周期)而将第二电压保持在第一恒定位准;(C)当选择升压模式时,执行以下步骤:(C)(1)选择第一电压,以及(C)(2)将电力从第二电力节点转换至第一电力节点,藉由维持第二回馈回路(其改变脉冲产生器之负载周期)而将第一电压保持在第二恒定位准。5.一种由电力转换器所使用之方法,此转换器为如申请专利范围第2项之转换器,其中电力转换器具有升压操作模式与降压操作模式,其特征为包括以下步骤:(A)选择升压操作模式与降压操作模式之一;(B)当选择降压操作模式时,执行步骤以决定是否以恒定电流模式将电池充电;(C)如果在步骤(B)中决定将电池以恒定电流模式充电,则执行以下步骤:(C)(1)选择电流感测装置;(C)(2)将电力从第一电力节点转换至第二电力节点,藉由维持第一回馈回路(其改变脉冲产生器之负载周期)而将感测电流保持在第一恒定位准,并将电力经由感测电阻器传送至电池;(D)当选择升压操作模式时,执行以下步骤:(D)(1)选择第一电压;以及(D)(2)将电池之电力从第二电力节点转换至第一电力节点,藉由维持第二回馈电路(其改变脉冲产生器之负载周期)而将第一电压维持在第二恒定位准。6.如申请专利范围第5项之方法,其中步骤(B)更包括步骤以决定是否不将电池充电,并且其中此方法更包括以下步骤:(E)如果在步骤(B)中决定不将电池充电,则执行以下步骤:(E)(1)选择电流感测装置;以及(E)(2)将电力从第一电力节点转换至第二电力节点,藉由维持第三回馈电路(其改变脉冲产生器之负载周期)而将感测电流保持在零,且未将电力传送给电池。7.如申请专利范围第5项之方法,其中步骤(B)更包括步骤以决定是否不将电池充电,并且其中此方法更包括以下步骤:(E)如果在步骤(B)中决定不将电池充电,则执行以下步骤:(E)(1)选择第二电压感测装置;以及(E)(2)将电池保持在解除连接状态;以及(E)(3)将电力从第一电力节点转换至第二电力节点,藉由维持第三回馈电路(其改变脉冲产生器之负载周期)而将第二电压保持在第三恒定位准。8.如申请专利范围第5项之方法,其中步骤(B)更包括步骤以决定是否以恒定电压模式将此电池充电,且其中此方法包括以下步骤:(E)如果在步骤(B)中决定以恒定电压模式将电池充电,则执行以下步骤:(E)(1)选择第二感测装置;以及(E)(2)将电力从第一电力节点转换至第二电力节点,藉由维持第二回馈电路(其改变脉冲产生器之负载周期)而将第二电压保持在恒定之充电电压。9.一种由电力转换器所使用之方法,此转换器为如申请专利范围第2项之转换器,其中电力转换器具有升压操作模式与降压操作模式,其特征为包括以下步骤:(A)选择升压操作模式与降压操作模式之一;(B)当选择降压操作模式时,执行步骤以决定是否以恒定电压模式将电池充电;(C)如果在步骤(B)中决定将电池以恒定电压模式充电,则执行以下步骤:(C)(1)选择第二感测装置;以及(C)(2)将电力从第一电力节点转换至第二电力节点,藉由维持第一回馈回路(其改变脉冲产生器之负载周期)而将第二电压保持在恒定充电电压;(D)当选择升压操作模式时,执行以下步骤:(D)(1)选择第一电压;以及(D)(2)将电池电力从第二电力节点转换至第一电力节点,藉由维持第二回馈回路(其改变脉冲产生器之负载周期)而将第一电压维持在第一恒定位准。10.如申请专利范围第9项之方法,其中步骤(B)更包括步骤以决定是否不将电池充电,并且其中此方法更包括以下步骤:(E)如果在步骤(B)中决定不将电池充电,则执行以下步骤:(E)(1)选择电流感测装置;以及(E)(2)将电力从第一电力节点转换至第二电力节点,藉由维持第三回馈回路(其改变脉冲产生器之负载周期)而将所感测电流保持在零而未将电力传送至电池。11.如申请专利范围第9项之方法,其中步骤(B)更包括步骤以决定是否不将电池充电,并且其中此方法更包括以下步骤:(E)如果在步骤(B)中决定不将电池充电,则执行以下步骤:(E)(1)选择第二电压感测装置;(E)(2)将电池保持在解除连接状态;以及(E)(3)将电力从第一电力节点转换至第二电力节点,藉由维持第三回馈回路(其改变脉冲产生器之周期)而将第二电压保持在第二恒定位准。图式简单说明:第1图为包括传统双向直流电力转换器之习知技术装置之方块图。第2图为根据本发明实施例之包括双向直流电力转换器之装置之方块图。第3A图为根据本发明实施例之单相双向直流电力转换器之电路图。第3B图为根据本发明实施例之多相双向直流电力转换器之电路图。第4图为由电力转换控制器所使用两个信号之图示,此控制器用于控制根据本发明实施例之电力转换。第5A-5C图为由电力转换器控制所使用程序之流程图,此控制器用于控制根据本发明实施例之电力转换。第6图为根据本发明实施例之包括双向电力转换器之装置之方块图。第7A图为根据本发明之实施例之包括双向电力转换器之装置之方块图,可使用此转换器将电池充电。第7B图为根据本发明之实施例之第7A图之双向直流电力转换器之电路图。
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