[发明专利]一种用于电池储能装置的双向DC-DC变换器

说明书

技术领域

本发明涉及双向DC-DC变换器，具体是一种用于电池储能装置的双向DC-DC变换器。

背景技术

随着分布式电源系统应用的普及推广以及电池供电移动式电子设备的飞速发展，电源系统中需用的DC/DC电源模块越来越多，对其性能、功率密度、转换效率等要求也越来越高，而这才能提高其平均无故障工作时间进而提高可靠性。因此如何开发设计出更高功率密度、更高转换效率、更低成本、更高性能的DC/DC转换器始终是近二十年来电力电子技术工程师追求的目标。例如：二十年前Lucent公司开发出第一个半砖DC/DC时，其输出功率才30W，效率只有78％。

一般为了缩小DC/DC变换器的体积，提高功率密度，首先从大幅度提高开关电源的工作频率做起，但这种努力结果是大幅度缩小了体积，却降低了效率。发热增多，体积缩小，难过高温关。因为当时MOSFET的开关速度还不够快，大幅提高频率使MOSFET的开关损耗、驱动损耗大幅度增加。

双向DC/DC变换器是可双象限运行的直流-直流变换器，能够根据实际需要调节能量的流动方向，在功能上相当于两个单向直流-直流变换器。随着科学技术的发展，对双向DC/DC变换器的需求逐渐增多，主要有直流不停电电源系统、航天电源系统、电动汽车等应用场合。在需要能量双向流动的场合，双向DC/DC变换器的应用可大幅度减轻系统的体积、重量和成本。本发明具有转换效率高达92％，体积小，重量轻至210g，智能切换充放电模式，过充、过流保护，还有高精度的电流、电压步进调节，步进值小达0.01A，步进值还可以任意设定，步进值稳定等功能。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种用于电池储能装置的双向DC-DC变换器，该转换器可实现电池的充放电功能，其模式可由按键设定，对电池组升压以达到大功率输出；对直流稳压电源降压以达到对电池高效率充电，实现双向放电、充电，利用STC12C5A60S2单片机作为主控和核心计算，通过AD采集模块采集电路的各种参数反馈给主控处理并发出反应，借助DA调节模块、按键模块输出调节电路电流与电压，保证电源电路有高效率的输出。

实现本发明目的的技术方案为：

一种用于电池储能装置的双向DC-DC变换器，包括控制模块、运放模块、按键模块、升降压模块、AD采集模块、DA调节模块、光耦模块、显示模块和辅助电源模块；AD采集模块、DA调节模块、按键模块、光耦模块与控制模块连接，控制模块、显示模块和辅助电源模块连接，运放模块与升降压模块连接，升降压模块通过运放模块与AD采集模块、DA调节模块连接。

进一步地，所述控制模块中包括单片机，单片机的型号为STC12C5A60S2。

进一步地，所述按键模块设置有5个按键，分别为K2，K3，K4，K5，K6，其中K2、K3控制电流调节，其中K2、K3控制电流调节，K4控制电压与电流的步进值大小，K5调节模式切换，K6控制重启复位电路。

进一步地，所述升降压模块中升压电路中的芯片为XL6009集成芯片，输入电压范围为3.5V-30V，输出电压范围为4.0V-30V，开关频率400KHz，内置的二极管为肖特基二极管。

进一步地，所述降压电路中芯片为LM2596集成芯片，输入电压范围为3.5V-30V，输出直3.5V-30V电压连续可调，最大输出电流为3A，开关频率为150KHz。

进一步地，所述AD采集模块中的转换器为12位、八通道低功耗串行A/D转换器MCP3208。

进一步地，所述DA调节模块中的转换器为12位、二通道输出低功耗串行D/A转换器MCP4922。

进一步地，所述显示模块中的显示屏为LCD12864液晶屏。

控制模块作为整个系统的主控部分，AD采集模块采集运放模块所放大升降压模块的电压或电流信号反馈到单片机，按键模块键控步进调节电压或电流，单片机控制DA模块电压输出转换器输出小电压，另外把输出小电压经过运放模块与升降压模块反馈电压形成一积分反馈调节电路实现对电压电流调节，即AD、DA模块是通过运放模块控制升降压模块；若电路中的电流大于设定值时，单片机通过光耦控制模块控制电路是否工作，实现过充过流保护，显示模块可以实时显示电路中的各项参数显得更加直观可靠，辅助电源给单片机模块，AD采集、DA调节模块供电。