功率变换电路及其控制方法、装置与流程

1.本技术涉及控制电路技术领域，具体而言，涉及一种功率变换电路及其控制方法、装置。


背景技术：

2.锂电池作为不间断电源的重要组成部分，它的优劣直接关系到整个系统的可靠性，当前锂电池作为储能器件在不间断电源中的应用日益成为趋势，但是锂电池对电压和电流都较为敏感，过充和过放会对锂电池造成不可恢复的损伤，故锂电池的功率变换需要精确的充放电策略，对锂电池充电和放电进行管理。同时在当前的不间断电源应用中存在锂电池电压体系较多，单个锂电池箱适应性差的问题。
3.针对相关技术中难以保证锂电池的安全运行的问题，目前尚未提出有效的解决方案。


技术实现要素：

4.本技术的主要目的在于提供一种功率变换电路及其控制方法、装置，以解决相关技术中难以保证锂电池的安全运行的问题。
5.为了实现上述目的，根据本技术的一个方面，提供了一种功率变换电路，包括：锂电池；电感；多个开关管，其中，所述多个开关管中包括第一开关管、第二开关管、第三开关管和第四开关管；其中，所述锂电池的正极与所述第一开关管的第一端连接，所述锂电池的负极与电压输出端连接，所述第一开关管的第二端与所述第二开关管的第二端以及所述电感的第一端连接，所述电感的第二端与所述第四开关管的第二端以及所述第三开关管的第一端连接，所述第三开关管的第二端与电压输入端连接，所述第二开关管的第一端以及所述第四开关管的第一端与电压输出端连接。
6.进一步地，所述电压输入端和所述电压输出端之间设置有预设数量的电容。
7.进一步地，所述功率变换电路应用于不间断电源的锂电池系统中。
8.为了实现上述目的，根据本技术的一个方面，提供了一种功率变换电路的控制方法，所述控制方法用于控制上述任意一项所述的功率变换电路，包括：确定所述功率变换电路的目标工作模式；在所述目标工作模式下，控制所述多个开关管的工作状态，以实现功率变换。
9.进一步地，若所述目标工作模型为放电模式，控制所述多个开关管的工作状态包括：若是放电模式下的降压放电，则将所述第一开关管作为主开关管，将所述第二开关管作为同步整流管，控制所述第三开关管常通，控制所述第四开关管常断；若是放电模式下的升压放电，则将所述第四开关管作为主开关管，将所述第三开关管作为同步整流管，控制所述第一开关管常通，控制所述第二开关管常断。
10.进一步地，若所述目标工作模型为充电模式，控制所述多个开关管的工作状态包括：若是充电模式下的降压充电，则将所述第三开关管作为主开关管，将所述第四开关管作
为同步整流管，控制所述第一开关管常通，控制所述第二开关管常断；若是充电模式下的升压充电，则将所述第二开关管作为主开关管，将所述第一开关管作为同步整流管，控制所述第三开关管常通，控制所述第四开关管常断。
11.为了实现上述目的，根据本技术的一个方面，提供了一种功率变换电路的控制装置，所述控制装置用于控制上述任意一项所述的功率变换电路，包括：确定单元，用于确定所述功率变换电路的目标工作模式；控制单元，用于在所述目标工作模式下，控制所述多个开关管的工作状态，以实现功率变换。
12.进一步地，若所述目标工作模型为放电模式，所述控制单元包括：第一控制模块，用于在是放电模式下的降压放电的情况下，则将所述第一开关管作为主开关管，将所述第二开关管作为同步整流管，控制所述第三开关管常通，控制所述第四开关管常断；第二控制模块，用于在是放电模式下的升压放电的情况下，则将所述第四开关管作为主开关管，将所述第三开关管作为同步整流管，控制所述第一开关管常通，控制所述第二开关管常断。
13.进一步地，若所述目标工作模型为充电模式，所述控制单元包括：第三控制模块，用于在是充电模式下的降压充电的情况下，则将所述第三开关管作为主开关管，将所述第四开关管作为同步整流管，控制所述第一开关管常通，控制所述第二开关管常断；第四控制模块，用于在是充电模式下的升压充电的情况下，则将所述第二开关管作为主开关管，将所述第一开关管作为同步整流管，控制所述第三开关管常通，控制所述第四开关管常断。
14.为了实现上述目的，根据本技术的一个方面，提供了一种计算机可读的存储介质，其上存储有计算机程序/指令，该计算机程序/指令被处理器执行时执行上述所述的方法。
15.通过本技术提供的以下结构的功率变换电路：锂电池；电感；多个开关管，其中，所述多个开关管中包括第一开关管、第二开关管、第三开关管和第四开关管；其中，所述锂电池的正极与所述第一开关管的第一端连接，所述锂电池的负极与电压输出端连接，所述第一开关管的第二端与所述第二开关管的第二端以及所述电感的第一端连接，所述电感的第二端与所述第四开关管的第二端以及所述第三开关管的第一端连接，所述第三开关管的第二端与电压输入端连接，所述第二开关管的第一端以及所述第四开关管的第一端与电压输出端连接，解决了相关技术中难以保证锂电池的安全运行的问题。通过本技术提供的功率变换电路可实现双向升压和降压的功能，对应不同的应用场景电池箱输出电压和输入电流可精细化调控，实现对锂电池的恒流、恒压、恒功率充电，及锂电池模块恒流、恒压、恒功率放电，从而保证锂电池安全可靠运行。
附图说明
16.构成本技术的一部分的附图用来提供对本技术的进一步理解，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。在附图中：
17.图1是根据本技术实施例提供的功率变换电路的示意图；
18.图2是根据本技术实施例提供的功率变换电路方法的流程图；以及
19.图3是根据本技术实施例提供的功率变换电路装置的示意图。
具体实施方式
20.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相
互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本技术。
21.为了使本技术领域的人员更好地理解本技术方案，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本技术保护的范围。
22.需要说明的是，本技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本技术的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
23.图1是根据本技术实施例的功率变换电路的示意图。如图1所示，该示意图包括以下：锂电池；电感；多个开关管，其中，多个开关管中包括第一开关管、第二开关管、第三开关管和第四开关管；其中，锂电池的正极与第一开关管的第一端连接，锂电池的负极与电压输出端连接，第一开关管的第二端与第二开关管的第二端以及电感的第一端连接，电感的第二端与第四开关管的第二端以及第三开关管的第一端连接，第三开关管的第二端与电压输入端连接，第二开关管的第一端以及第四开关管的第一端与电压输出端连接。
24.需要说明的是，上述的开关管可以为金氧半场效晶体管(mosfet)，也可以为绝缘栅双极型晶体管(igbt)。
25.通过本技术提供的功率变换电路可实现双向升压和降压的功能，对应不同的应用场景电池箱输出电压和输入电流可精细化调控，从而保证锂电池安全可靠运行。
26.可选地，在本技术实施例提供的功率变换电路中，电压输入端和电压输出端之间设置有预设数量的电容。
27.通过电压输入端和电压输出端之间可以设置预设数量的电容，可以进行对电压输入端和电压输出端之间的电压进行平滑滤波，能够保证输出电压的稳定度更好。
28.可选地，在本技术实施例提供的功率变换电路中，功率变换电路应用于不间断电源的锂电池系统中。本技术实施例提供的功率变换电路可以保障锂电池对不同ups系统的兼容性，以及多电池箱并联能够实现充电电流、放电电流的均衡控制。
29.本技术实施例的功率变换电路为双向dc-dc电路，可以应用于锂电池系统中，既可保证锂电池的安全运行，又提高了锂电池箱在不同不间断电源中应用范围。
30.图2是根据本技术实施例的功率变换电路的控制方法的流程。该控制方法可以用于控制上述任意一项功率变换电路，如图2所示，该方法包括以下步骤：
31.步骤s201，确定功率变换电路的目标工作模式；
32.步骤s202，在目标工作模式下，控制多个开关管的工作状态，以实现功率变换。
33.通过上述步骤，可以控制多个开关管的工作状态，实现双向(充电放电)升压和降压的功能，对应不同的应用场景电池箱输出电压和输入电流可精细化调控，从而保证锂电池安全可靠运行，从而解决了相关技术中难以保证锂电池的安全运行的问题。
34.可选地，在本技术实施例提供的功率变换电路方法中，若目标工作模型为放电模
式，控制多个开关管的工作状态包括：若是放电模式下的降压放电，则将第一开关管作为主开关管，将第二开关管作为同步整流管，控制第三开关管常通，控制第四开关管常断；若是放电模式下的升压放电，则将第四开关管作为主开关管，将第三开关管作为同步整流管，控制第一开关管常通，控制第二开关管常断。
35.为了实现放电模式下的降压放电，通过将第一开关管设为主开关管，将第二开关管设为同步整流管，控制第三开关管常通，控制第四开关管常断。具体地，在第一开关管导通时，该电路中的电压电流走向是，通过输入端、流经第三开关管、电感、第一开关管、锂电池，然后输出至输出端。在第一开关管断开时，该电路中的电压电流走向是，通过输入端、流经第三开关管、电感、第二开关管、然后输出至输出端。通过第一开关管的快速断开和导通可以实现在放电模式下的降压放电。
36.为了实现放电模式下的升压放电，通过将第四开关管作为主开关管，将第三开关管作为同步整流管，控制第一开关管常通，控制第二开关管常断。具体地，在第四开关管导通时，该电路中的电压电流走向是，通过电感、第一开关管、锂电池，第四开关管，通过电感中的电压为锂电池升压。在第四开关管断开时，该电路中的电压电流走向是，通过输入端、流经第三开关管、电感、第一开关管、锂电池、然后输出至输出端。通过第四开关管的快速断开和导通可以实现在放电模式下的升压放电。
37.通过上述方案可以实现锂电池恒流、恒压及恒功率放电。
38.可选地，在本技术实施例提供的功率变换电路方法中，若目标工作模型为充电模式，控制多个开关管的工作状态包括：若是充电模式下的降压充电，则将第三开关管作为主开关管，将第四开关管作为同步整流管，控制第一开关管常通，控制第二开关管常断；若是充电模式下的升压充电，则将第二开关管作为主开关管，将第一开关管作为同步整流管，控制第三开关管常通，控制第四开关管常断。
39.为了实现充电模式下的降压充电，将第三开关管作为主开关管，将第四开关管作为同步整流管，控制第一开关管常通，控制第二开关管常断。具体地，在第三开关管导通时，该电路中的电压电流走向是，通过输入端、流经第三开关管、电感、第一开关管、锂电池、然后输出至输出端。在第三开关管断开时，该电路中的电压电流走向是，通过电感、第一开关管、锂电池，第四开关管，通过第三开关管的快速断开和导通可以实现在充电模式下的降压充电。
40.为了实现充电模式下的升压充电，则将第二开关管作为主开关管，将第一开关管作为同步整流管，控制第三开关管常通，控制第四开关管常断。具体地，在第二开关管导通时，该电路中的电压电流走向是，通过输入端、流经第三开关管、电感、第二开关管、然后输出至输出端。在第二开关管断开时，该电路中的电压电流走向是，输入端、流经第三开关管、电感、第一金氧半场效晶体、锂电池，然后至输出端，通过第二开关管的快速断开和导通可以实现在充电模式下的升压充电。
41.通过上述方案可以实现锂电池恒流、恒压及恒功率充电。
42.本技术实施例提供的功率变换电路方法，通过确定功率变换电路的目标工作模式，在目标工作模式下，控制多个开关管的工作状态，以实现功率变换，解决了相关技术中难以保证锂电池的安全运行的问题，可以实现双向升压和降压的功能，对应不同的应用场景电池箱输出电压和输入电流可精细化调控，从而保证锂电池安全可靠运行。
43.需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
44.本技术实施例还提供了一种功率变换电路装置，需要说明的是，本技术实施例的功率变换电路装置可以用于执行本技术实施例所提供的用于功率变换电路方法。以下对本技术实施例提供的功率变换电路装置进行介绍。
45.图3是根据本技术实施例的功率变换电路装置的示意图。如图3所示，该装置包括：确定单元301和控制单元302。
46.具体地，确定单元301，用于确定功率变换电路的目标工作模式；控制单元302，用于在目标工作模式下，控制多个开关管的工作状态，以实现功率变换。
47.本技术实施例提供的功率变换电路装置，通过确定单元301确定功率变换电路的目标工作模式；控制单元302在目标工作模式下，控制多个开关管的工作状态，以实现功率变换，解决了相关技术中难以保证锂电池的安全运行的问题，可以实现双向升压和降压的功能，对应不同的应用场景电池箱输出电压和输入电流可精细化调控，从而保证锂电池安全可靠运行。
48.可选地，在本技术实施例提供的功率变换电路装置中，若目标工作模型为放电模式，控制单元302包括：第一控制模块，用于在是放电模式下的降压放电的情况下，则将第一开关管作为主开关管，将第二开关管作为同步整流管，控制第三开关管常通，控制第四开关管常断；第二控制模块，用于在是放电模式下的升压放电的情况下，则将第四开关管作为主开关管，将第三开关管作为同步整流管，控制第一开关管常通，控制第二开关管常断。
49.可选地，在本技术实施例提供的功率变换电路装置中，若目标工作模型为充电模式，控制单元包括：第三控制模块，用于在是充电模式下的降压充电的情况下，则将第三开关管作为主开关管，将第四开关管作为同步整流管，控制第一开关管常通，控制第二开关管常断；第四控制模块，用于在是充电模式下的升压充电的情况下，则将第二开关管作为主开关管，将第一开关管作为同步整流管，控制第三开关管常通，控制第四开关管常断。
50.所述功率变换电路装置包括处理器和存储器，上述的确定单元301和控制单元302等均作为程序单元存储在存储器中，由处理器执行存储在存储器中的上述程序单元来实现相应的功能。
51.处理器中包含内核，由内核去存储器中调取相应的程序单元。内核可以设置一个或以上，通过调整内核参数来保证锂电池安全可靠运行。
52.存储器可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(ram)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(rom)或闪存(flash ram)，存储器包括至少一个存储芯片。
53.本发明实施例提供了一种存储介质，其上存储有程序，该程序被处理器执行时实现所述功率变换电路方法。
54.本发明实施例提供了一种处理器，所述处理器用于运行程序，其中，所述程序运行时执行所述功率变换电路方法。
55.本发明实施例提供了一种设备，设备包括处理器、存储器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序，处理器执行程序时实现以下步骤：确定所述功率变换电路的目标
工作模式；在所述目标工作模式下，控制所述多个开关管的工作状态，以实现功率变换。
56.进一步地，若所述目标工作模型为放电模式，控制所述多个开关管的工作状态包括：若是放电模式下的降压放电，则将所述第一开关管作为主开关管，将所述第二开关管作为同步整流管，控制所述第三开关管常通，控制所述第四开关管常断；若是放电模式下的升压放电，则将所述第四开关管作为主开关管，将所述第三开关管作为同步整流管，控制所述第一开关管常通，控制所述第二开关管常断。
57.进一步地，若所述目标工作模型为充电模式，控制所述多个开关管的工作状态包括：若是充电模式下的降压充电，则将所述第三开关管作为主开关管，将所述第四开关管作为同步整流管，控制所述第一开关管常通，控制所述第二开关管常断；若是充电模式下的升压充电，则将所述第二开关管作为主开关管，将所述第一开关管作为同步整流管，控制所述第三开关管常通，控制所述第四开关管常断。本文中的设备可以是服务器、pc、pad、手机等。
58.本技术还提供了一种计算机程序产品，当在数据处理设备上执行时，适于执行初始化有如下方法步骤的程序：确定所述功率变换电路的目标工作模式；在所述目标工作模式下，控制所述多个开关管的工作状态，以实现功率变换。
59.当在数据处理设备上执行时，还适于执行初始化有如下方法步骤的程序：若所述目标工作模型为放电模式，控制所述多个开关管的工作状态包括：若是放电模式下的降压放电，则将所述第一开关管作为主开关管，将所述第二开关管作为同步整流管，控制所述第三开关管常通，控制所述第四开关管常断；若是放电模式下的升压放电，则将所述第四开关管作为主开关管，将所述第三开关管作为同步整流管，控制所述第一开关管常通，控制所述第二开关管常断。
60.当在数据处理设备上执行时，还适于执行初始化有如下方法步骤的程序：若所述目标工作模型为充电模式，控制所述多个开关管的工作状态包括：若是充电模式下的降压充电，则将所述第三开关管作为主开关管，将所述第四开关管作为同步整流管，控制所述第一开关管常通，控制所述第二开关管常断；若是充电模式下的升压充电，则将所述第二开关管作为主开关管，将所述第一开关管作为同步整流管，控制所述第三开关管常通，控制所述第四开关管常断。
61.本领域内的技术人员应明白，本技术的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本技术可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本技术可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
62.本技术是参照根据本技术实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
63.这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指
令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
64.这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
65.在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器(cpu)、输入/输出接口、网络接口和内存。
66.存储器可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(ram)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(rom)或闪存(flash ram)。存储器是计算机可读介质的示例。
67.计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(pram)、静态随机存取存储器(sram)、动态随机存取存储器(dram)、其他类型的随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、电可擦除可编程只读存储器(eeprom)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(cd-rom)、数字多功能光盘(dvd)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。
68.还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
69.本领域技术人员应明白，本技术的实施例可提供为方法、系统或计算机程序产品。因此，本技术可采用完全硬件实施例、完全软件实施例或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本技术可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
70.以上仅为本技术的实施例而已，并不用于限制本技术。对于本领域技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的权利要求范围之内。