[实用新型]宽输入范围直流放电装置

说明书

本实用新型属于直流电能控制和转换技术领域，主要涉及一种可对直流电源的放电过程中的电压、电流进行控制的装置。

DC/DC变换器是直流电源充放电控制装置的核心器件，其升压比通常取决于控制开关管的PWM占空比，受PWM占空比限制，传统的DC/DC变换器的典型拓扑结构如图1所示，其工作时，输入端连接电压较低的直流电源，其输出端连接电压较高的直流母线，当电流由输入端流向输出端，变换器控制直流电源的放电过程，反之，变换器控制直流电源的充电过程。这种变换器的升压比一般不超过5:1。

在较多的应用场合，直流电源的电压较低，而要求其变换后的输出电压较高，升压比要求达到10倍以上。在这种应用场合，传统的充放电控制装置的电压输入范围偏窄，升压比偏低，难以满足这类直流电源的放电控制要求。

为了提高升压比，目前普遍采用多个DC‑DC模块级联的方式获得高增益比的DC‑DC变换器。其缺点是开关器件过多，电路拓扑复杂，增加了电路的硬件成本，且控制变得复杂，同时还降低了变换器的整体效率，即相应地降低了充放电控制装置的效率。

为了克服现有技术的上述缺陷，本实用新型提供了一种宽输入范围直流放电装置，具有电压输入范围宽、升压比高的特点，由于没有复杂的多个的DC‑DC模块级联的结构，因此硬件简单、成本低，使得本实用新型可满足部分高增益比应用场合。

本实用新型所采用的技术方案是：一种宽输入范围直流放电装置，包括数字控制模块和受其控制的由一路或多路并联的直流变换电路组成的主功率电路，每一路所述直流变换电路的直流输入端设有电池模块接线端子，所述直流变换电路包括第一、第二电感，第一、第二电容以及由第一、第二功率开关管串联组成的桥臂单元，所述桥臂单元与所述第二电容连接形成回路，所述第一、第二电感串联构成电感支路，两电感之间的电结点连接第一电容的正极，第一、第二电容的负极相连接并构成负输入端和负输出端，所述电感支路的靠近第一电感的一端构成正输入端，靠近第二电感的一端连接所述第一、第二功率开关管之间的电结点，第二电容的正极构成正输出端，所述第一、第二电感之间串接有第二二极管，所述第二二极管的负极连接所述第一电容的正极，所述第二二极管的正极与第一、第二功率开关管之间的电结点之间设有一支路，该支路上设有第一二极管，所述第一二极管的正极连接所述第二二极管的正极。

所述第一、第二功率开关管可以为MOS管、IGBT管、碳化硅SiC功率器件或IGCT可控型功率开关器件。

所述第一、第二功率开关管采用同种型号的开关管，且为同向串联连接，当所述第一、第二功率开关管采用P型器件时，与所述第二电容的负极相连的所述桥臂单元的一端可以为所述第二功率开关管的发射极或源极；当所述第一、第二功率开关管采用N器件时，与所述第二电容的负极相连的所述桥臂单元的一端可以为所述第二功率开关管的集电极或漏极。

所述第一、第二功率开关管采用同种型号的开关管，且为同向串联连接，当所述第一、第二功率开关管采用P型器件时，与所述第二电容的负极相连的所述桥臂单元的一端可以为所述第二功率开关管的发射极或源极；当所述第一、第二功率开关管采用N器件时，与所述第二电容的负极相连的所述桥臂单元的一端可以为所述第二功率开关管的集电极或漏极。

针对上述任意一种技术方案，还优选设有双路切换开关，所述双路切换开关设在所述宽输入范围直流放电装置的正输入端与第一电感之间以及所述正输入端与第一电容的正极之间。

所述数字控制模块包括沿信号走向依次连接的信号采集与处理电路、控制电路和驱动电路，所述驱动电路的输出端连接所述第一、第二功率开关管的控制端，所述信号采集与处理电路的输入端连接所述直流变换电路的直流输入端上的电压和/或电流采样点，

所述信号采集与处理电路用于采集所述直流变换电路的直流输入电压和/或电流信号并进行放大、滤波、A/D转换的信号处理；

所述控制电路用于将处理后的直流输入电压和/或电流数据与预设的或人为给定的目标电压和/或电流数据进行比较、计算，并输出可改变所述驱动电路的输出的控制信号；

所述驱动电路用于输出占空比可调的方波。

本实用新型的有益效果是：

通过对放电装置的主功率部分电路所做的简单改进，即在传统的DC‑DC电路基础上增加少量的二极管和电容器件，就获得了较高的、传统直流DC‑DC变换电路所无法达到的宽电压输入范围和升压比，因此可较好地满足电压较低的直流电源高升压比的放电要求。