CN104218795B - 功率变换器及其供电方法 - Google Patents

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Abstract

本发明揭露一种功率变换器及其供电方法。功率变换器包含DC/DC转换电路及第一储能元件。DC/DC转换电路包括第一输出端及第二输出端，而第一储能元件包括第一端及第二端。DC/DC转换电路的第一输出端电性连接至外部负载的一端，第一储能元件的第一端电性连接至DC/DC转换电路的第二输出端，第一储能元件的第二端电性连接至外部负载的另一端。DC/DC转换电路用以提供可变电功率，第一储能元件用以提供供电电功率，上述功率变换器通过可变电功率与供电电功率共同对外部负载供电。

Description

功率变换器及其供电方法
技术领域
本发明是有关于一种变换器与相应的供电方法，且特别是有关于一种功率变换器及其供电方法。
背景技术
为提供负载所需电力，一般需要将电网或各式电源的电力进行变换而供负载使用。在选择功率变换器时，会依照负载所需功率而选择相互匹配的功率变换器。举例来说，当负载所需功率为100kW时，功率变换器就必须选择其功率等级为100kW；当负载所需功率为500kW时，功率变换器就必须相应地调高其功率等级至500kW。如此一来，当负载所需功率增加时，功率变换器的尺寸会变大，而且价格成本也会急剧上升。
由此可见，上述现有的方式，显然仍存在不便与缺陷，而有待改进。为了解决上述问题，相关领域莫不费尽心思来谋求解决之道，但长久以来仍未发展出适当的解决方案。
发明内容
发明内容旨在提供本发明的简化摘要，以使阅读者对本发明具备基本的理解。此发明内容并非本发明的完整概述，且其用意并非在指出本发明实施例的重要/关键元件或界定本发明的范围。
本发明内容的一目的是在提供一种功率变换器及其供电方法，借以改善先前技术所存在的问题。
为达上述目的，本发明内容的一技术方案是关于一种功率变换器，其包含DC/DC转换电路及第一储能元件，进一步而言，DC/DC转换电路包括第一输出端及第二输出端，而第一储能元件包括第一端及第二端。于结构上，DC/DC转换电路的第一输出端电性连接至外部负载的一端，第一储能元件的第一端电性连接至DC/DC转换电路的第二输出端，第一储能元件的第二端电性连接至外部负载的另一端。于操作上，DC/DC转换电路用以提供可变电功率，该功率变换器通过该DC/DC转换电路与该第一储能元件共同对该外部负载供电，且该可变电功率小于该外部负载所需的功率。
根据本发明一实施例，前述DC/DC转换电路包含第一输入端及第二输入端，第一储能元件的第一端电性连接至DC/DC转换电路的第一输入端，第一储能元件的第二端电性连接至DC/DC转换电路的第二输入端。
根据本发明另一实施例，前述功率变换器还包括第二储能元件，其包含第一端及第二端。于结构上，前述第一端电性连接至DC/DC转换电路的第一输入端，而前述第二端电性连接至DC/DC转换电路的第二输入端。
根据本发明再一实施例，前述第二储能元件与第一储能元件电性隔离。
根据本发明又一实施例，前述第二储能元件的第二端电性连接至第一储能元件的第一端。
根据本发明另一实施例，前述第二储能元件两端的电压大于第一储能元件两端的电压。
根据本发明再一实施例，前述第二储能元件为蓄电池或超级电容。
根据本发明又一实施例，前述第一储能元件为蓄电池或超级电容。
为达上述目的，本发明内容的另一技术方案是关于一种功率变换器，其包含DC/DC转换电路、第一储能元件及开关，进一步而言，DC/DC转换电路包括第一输出端和第二输出端，第一储能元件包含第一端及第二端，开关包括第一连接端、第二连接端及第三连接端。于结构上，DC/DC转换电路的第一输出端电性连接至外部负载的一端，第一储能元件的第一端电性连接至DC/DC转换电路的第二输出端，开关的第一连接端电性连接至DC/DC转换电路的第二输出端，开关的第二连接端电性连接至第一储能元件的第二端，而开关的第三连接端电性连接至外部负载的另一端。于操作上，DC/DC转换电路用以提供可变电功率，该功率变换器通过该开关的切换操作，对该外部负载进行分段式连续供电。
根据本发明一实施例，当开关的第三连接端与第一连接端电性连接时，该功率变换器通过该可变电功率对该外部负载供电；当该开关的第三连接端与第二连接端电性连接时，该功率变换器通过该DC/DC转换电路与该第一储能元件共同对该外部负载供电。
根据本发明另一实施例，前述功率变换器还包括控制器，其包含检测端及控制端。于结构上，检测端电性连接至DC/DC转换电路的第一输出端，控制端电性连接至开关，于操作上，检测端用以检测该外部负载两端的电压，此外，当该外部负载两端的电压等于或大于一预设电压时，该控制端输出一控制信号至该开关，使得该开关的第二连接端和第三连接端电性连接；当该外部负载两端的电压小于该预设电压时，该控制端输出另一控制信号至该开关，使得该开关的第一连接端和第三连接端电性连接。
根据本发明再一实施例，前述第一储能元件的第一端电性连接至DC/DC转换电路的第一输入端，第一储能元件的第二端电性连接至DC/DC转换电路的第二输入端。
根据本发明又一实施例，前述功率变换器还包括第二储能元件，其包含第一端及第二端。第一端电性连接至DC/DC转换电路的第一输入端，而第二端电性连接至DC/DC转换电路的第二输入端。
根据本发明另一实施例，前述第二储能元件与第一储能元件电性隔离。
根据本发明再一实施例，前述第二储能元件的第二端电性连接至第一储能元件的第一端。
根据本发明又一实施例，前述DC/DC转换电路为Buck电路，其包含功率开关、第一二极管、电感、电容及第二二极管。功率开关的一端电性连接至第二储能元件的第一端，第一二极管的阳极电性连接至第二储能元件的第二端，第一二极管的阴极电性连接至功率开关的另一端，电感的一端电性连接至第一二极管的阴极，电容的一端电性连接至电感的另一端，电容的另一端电性连接至第二储能元件的第二端，第二二极管的阳极电性连接至电感的另一端，第二二极管的阴极电性连接至外部负载。
根据本发明另一实施例，前述第二储能元件两端的电压大于第一储能元件两端的电压。
根据本发明再一实施例，前述第二储能元件为蓄电池或超级电容。
根据本发明又一实施例，前述第一储能元件为蓄电池或超级电容。
为达上述目的，本发明内容的再一技术方案是关于一种功率变换器的供电方法，前述功率变换器包含DC/DC转换电路以及串接至DC/DC转换电路输出端的第一储能元件。前述供电方法包含：
通过DC/DC转换电路提供可变电功率；
提供一开关，将该开关的第一连接端与第三连接端电性连接，使该DC/DC转换电路单独对该外部负载供电；
检测该外部负载两端的电压；以及
当该外部负载两端的电压等于或大于一预设电压时，将开关的第三连接端切换至与该第二连接端电性连接，使该DC/DC转换电路和该第一储能元件共同对该外部负载进行供电。
根据本发明另一实施例，前述第一储能元件为蓄电池或超级电容。
因此，根据本发明的技术内容，本发明实施例通过提供一种功率变换器及其供电方法，借以改善已知技术因应负载而采用高功率等级的功率变换器时，功率变换器的体积较大且成本亦较高的问题。
在参阅下文实施方式后，本发明所属技术领域中具有通常知识者当可轻易了解本发明的基本精神及其他发明目的，以及本发明所采用的技术手段与实施方式。
附图说明
为让本发明的上述和其他目的、特征、优点与实施例能更明显易懂，所附附图的说明如下：
图1A是绘示依照本发明一实施例的一种功率变换器的示意图；
图1B是绘示依照本发明另一实施例的一种功率变换器的示意图；
图1C是绘示依照本发明再一实施例的一种功率变换器的示意图；
图2A是绘示依照本发明又一实施例的一种功率变换器的示意图；
图2B是绘示依照本发明另一实施例的一种功率变换器的示意图；
图2C是绘示依照本发明再一实施例的一种功率变换器的示意图；
图2D是依照本发明图2B绘示一种功率变换器的DC/DC转换电路的电路图；
图3是绘示依照本发明又一实施例的一种功率变换器的外部负载两端的电压变化曲线示意图。
根据惯常的作业方式，图中各种特征与元件并未依比例绘制，其绘制方式是为了以最佳的方式呈现与本发明相关的具体特征与元件。此外，在不同附图间，以相同或相似的元件符号来指称相似的元件/部件。
具体实施方式
为了使本发明的叙述更加详尽与完备，下文针对了本发明的实施方式与具体实施例提出了说明性的描述；但这并非实施或运用本发明具体实施例的唯一形式。实施方式中涵盖了多个具体实施例的特征以及用以建构与操作这些具体实施例的方法步骤与其顺序。然而，亦可利用其他具体实施例来达成相同或均等的功能与步骤顺序。
除非本说明书另有定义，此处所用的科学与技术词汇的含义与本发明所属技术领域中具有通常知识者所理解与惯用的意义相同。此外，在不和上下文冲突的情形下，本说明书所用的单数名词涵盖该名词的复数型；而所用的复数名词时亦涵盖该名词的单数型。
另外，关于本文中所使用的“耦接”或“连接”，均可指二或多个元件相互直接作实体或电性接触，或是相互间接作实体或电性接触，亦可指二或多个元件相互操作或动作。
为解决先前技术所存在的问题，本发明提出一种创新的功率变换器，此功率变换器是绘示于图1A。如图1A所示，功率变换器包含第一储能元件110以及DC/DC转换电路120，进一步而言，DC/DC转换电路120包括第一输出端OUT1及第二输出端OUT2，而第一储能元件110包括第一端112及第二端114。
于结构上，DC/DC转换电路120的第一输出端OUT1电性连接至外部负载600的一端，第一储能元件110的第一端112电性连接至DC/DC转换电路120的第二输出端OUT2，第一储能元件110的第二端114电性连接至外部负载600的另一端。
于操作上，DC/DC转换电路120用以提供可变电功率，上述功率变换器通过该DC/DC转换电路120与该第一储能元件110共同对该外部负载600供电，且该可变电功率小于该外部负载所需的功率。
如此一来，由于第一储能元件110与DC/DC转换电路120的输出部分串接，因此，功率变换器可透过第一储能元件110与DC/DC转换电路120来对负载600进行供电。从而，DC/DC转换电路120所提供的可变电功率不必等同于负载600所需功率，实际上，DC/DC转换电路120所提供的可变电功率小于负载600所需功率。因此，本发明实施例所提出的DC/DC转换电路120的功率等级得以降低，而能降低DC/DC转换电路120的成本及尺寸。
请继续参照图1A，在一实现方式中，DC/DC转换电路120还包含第一输入端IN1及第二输入端IN2。于结构上，第一储能元件110的第一端112电性连接至DC/DC转换电路120的第一输入端IN1，第一储能元件110的第二端114电性连接至DC/DC转换电路120的第二输入端IN2。
在本发明的另一实现方式中，请参照图1B，其是绘示依照本发明另一实施例的一种功率变换器的示意图，功率变换器还包括第二储能元件150，其包含第一端152及第二端154。于结构上，第二储能元件150的第一端152电性连接至DC/DC转换电路120的第一输入端IN1，而前述第二端154电性连接至DC/DC转换电路120的第二输入端IN2。在本实施例中，由图1B可以看出，在此，可由第二储能元件150作为DC/DC转换电路120的输入电源，另外，第二储能元件150与第一储能元件110电性隔离。
于再一实现方式中，请参照图1C，其是绘示依照本发明再一实施例的一种功率变换器的示意图。相较于图1B所示的功率变换器，在此功率变换器中，第二储能元件150的第二端154电性连接至第一储能元件110的第一端112，换言之，第二储能元件150与第一储能元件110电性连接或称此两储能元件非电性隔离。
在一些实现方式中，请同时参照图1B与1C，第二储能元件150两端的电压大于第一储能元件110两端的电压。
于实现本发明时，第一储能元件110可为蓄电池或超级电容。此外，第二储能元件150可为蓄电池或超级电容，然本发明并不以此为限，本领域具有通常知识者当可选择性地采用适当的元件来实现本发明。
在供电予负载600的起始阶段，为避免第一储能元件110所提供的供电电压大于负载600上的电压，而导致负载600上的电流失控，本发明实施例更提出一种电路结构，此电路结构绘示于图2A。
如图2A所示，功率变换器包含DC/DC转换电路120、第一储能元件110及开关130，进一步而言，DC/DC转换电路120包括第一输出端OUT1和第二输出端OUT2，第一储能元件110包含第一端112及第二端114，开关130包括第一连接端132、第二连接端134及第三连接端136。
于结构上，DC/DC转换电路120的第一输出端OUT1电性连接至外部负载600的一端，第一储能元件110的第一端112电性连接至DC/DC转换电路120的第二输出端OUT2，开关130的第一连接端132电性连接至DC/DC转换电路120的第二输出端OUT2，开关130的第二连接端134电性连接至第一储能元件110的第二端114，而开关130的第三连接端136电性连接至外部负载600的另一端。
于操作上，DC/DC转换电路120用以提供可变电功率，前述功率变换器通过开关130的切换操作，对外部负载600进行分段式连续供电。如此一来，由于功率变换器可对外部负载600进行分段式连续供电，而能确保负载600能够承受第一储能元件110所提供的供电电压后，才由第一储能元件110与DC/DC转换电路120共同供电予负载600，从而避免负载600上的电流失控的问题。
进一步而言，上述通过开关130的切换操作，对外部负载600进行分段式连续供电的方式，举例如下。当开关130的第三连接端136与第一连接端132电性连接时，功率变换器通过可变电功率对外部负载600供电；当开关130的第三连接端136与第二连接端134电性连接时，该功率变换器通过该DC/DC转换电路与该第一储能元件共同对该外部负载供电。
为更精准地避免负载600上的电流失控，本发明实施例更于如图2A所示的电路结构中，加入控制器140，其详细实现方式如下所述。功率变换器还包括控制器140，其包含检测端142及控制端144。于结构上，检测端142用以检测负载600两端的电压，控制端144电性连接至开关130。当负载600两端的电压等于或大于预设电压时，控制端144输出控制信号至开关130，使得开关130的第二连接端134和第三连接端136电性连接；当负载600两端的电压小于预设电压时，控制端144输出另一控制信号至开关130，使得开关130的第一连接端132和第三连接端136电性连接。如此，透过控制器140来检测负载600两端的电压，再来控制开关130，能够更精准地避免负载600上的电流失控。
请继续参照图2A，第一储能元件110的第一端112电性连接至DC/DC转换电路120的第一输入端IN1，第一储能元件110的第二端114电性连接至DC/DC转换电路120的第二输入端IN2。
同样地，为避免负载600上的电流失控，本发明实施例更提出如图2B所示的电路结构。相较于图2A，图2B的功率变换器还包括第二储能元件150，其包含第一端152及第二端154。第一端152电性连接至DC/DC转换电路120的第一输入端IN1，而第二端154电性连接至DC/DC转换电路120的第二输入端IN2。在本实施例中，由图2B可以看出，在此，可由第二储能元件150作为DC/DC转换电路120的输入电源，另外，第二储能元件150与第一储能元件110电性隔离。
于再一实现方式中，请参照图2C，其是绘示依照本发明再一实施例的一种功率变换器的示意图。相较于图2B所示的功率变换器，在此功率变换器中，第二储能元件150的第二端154电性连接至第一储能元件110的第一端112，换言的，第二储能元件150与第一储能元件110电性连接或称此两储能元件非电性隔离。
在另一实现方式中，请参照图2D，其是依照本发明图2B绘示一种功率变换器的DC/DC转换电路120的电路图。如图所示，DC/DC转换电路120可为Buck电路，其包含功率开关S、第一二极管D1、电感L、电容C及第二二极管D2。功率开关S的一端电性连接至第二储能元件150的第一端152，第一二极管D1的阳极电性连接至第二储能元件150的第二端154，第一二极管D1的阴极电性连接至功率开关S的另一端，电感L的一端电性连接至第一二极管D1的阴极，电容C的一端电性连接至电感L的另一端，电容C的另一端电性连接至第二储能元件150的第二端154，第二二极管D2的阳极电性连接至电感L的另一端，第二二极管D2的阴极电性连接至外部负载600。
在一实现方式中，第二储能元件150两端的电压大于第一储能元件110两端的电压。于实现本发明时，第一储能元件110可为蓄电池或超级电容。此外，第二储能元件120可为蓄电池或超级电容，然本发明并不以此为限，本领域具有通常知识者当可选择性地采用适当的元件来实现本发明。
为使本发明实施例的功率变换器的操作原理更简单易懂，请参照图3，其是绘示依照本发明又一实施例的一种功率变换器的外部负载两端的电压变化曲线示意图。
如图3所示，假设第一储能元件110所提供的电压为400V，当控制器140检测到负载600两端的电压等于或大于第一储能元件110的供电电压时，例如负载两端的电压为420V时，控制器140输出控制信号至开关130，开关130于收到控制信号时，由第一输入端132切换至第二输入端134，通过使第一储能元件110的第二端114与外部负载600的另一端电性连接，而由第一储能元件110与DC/DC转换电路120共同供电予负载600。如此，得以确保负载600在能够承受第一储能元件110所提供的供电电压后，才由第一储能元件110与DC/DC转换电路120共同供电予负载600，从而避免负载600上的电流失控的问题。
此外，从图3中的负载电压变化曲线还可看出，本发明的功率变换器对外部负载进行供电时采用分段控制策略。具体地，在0～420V之间，由DC/DC转换电路120单独对外部负载600进行供电，使得外部负载两端的电压从0V上升至420V；在420V～800V之间，DC/DC转换电路120与第一储能元件110串联连接从而对外部负载600进行供电，使得外部负载两端的电压从420V继续上升至800V。由上述可知，在420V～800V的电压范围中，DC/DC转换电路120所输出的电功率不必等于外部负载600所需的电功率，换句话说，本发明通过将储能元件电性串接至DC/DC转换电路120的输出端，从而能够使外部负载600所需的电功率一部份来自于DC/DC转换电路120，进而降低DC/DC转换电路120的功率等级，降低设计成本。
本发明除提出上述功率变换器外，更提出一种功率变换器的供电方法，前述功率变换器包含DC/DC转换电路以及串接至DC/DC转换电路输出端的第一储能元件。为使功率变换器的供电方法更加浅显易懂，请一并参照图1A，以例示性地进行说明。上述供电方法包含以下步骤：通过DC/DC转换电路120提供可变电功率；提供一开关，将该开关的第一连接端与第三连接端电性连接，使该DC/DC转换电路单独对该外部负载供电；检测该外部负载两端的电压；以及当该外部负载两端的电压等于或大于一预设电压时，将开关的第三连接端切换至与该第二连接端电性连接，使该DC/DC转换电路和该第一储能元件共同对该外部负载进行供电。
如此一来，通过上述供电方法可同时透过第一储能元件110与DC/DC转换电路120的输出端串联连接从而对负载600进行充电。从而，DC/DC转换电路120所提供的可变电功率不必等同于负载600所需功率，实际上，DC/DC转换电路120所提供的可变电功率小于负载600所需功率。因此，通过本发明实施例所提出的供电方法，前述DC/DC转换电路120的功率等级得以降低，而能降低DC/DC转换电路120的成本及尺寸。此外，由于DC/DC转换电路120的功率等级可降低。
举例而言，当外部负载600两端的电压等于或大于预设电压时，功率变换器才会由第一储能元件110与DC/DC转换电路120串联连接从而对负载600供电。换言之，上述步骤的用意在于确保负载600能够承受第一储能元件110所提供的供电电压后，才由第一储能元件110与DC/DC转换电路120串联连接从而对负载600供电，从而避免负载600上的电流失控的问题。
于实现本发明时，第一储能元件110可为蓄电池或超级电容，然本发明并不以此为限，本领域具有通常知识者当可选择性地采用适当的元件来实现本发明。
为更精准地避免负载600上的电流失控，本发明实施例的供电方法更提出以下步骤：通过控制器140以检测外部负载600两端的电压，其中当控制器140检测出外部负载600两端的电压等于或大于预设电压时，控制器140输出控制信号至开关130，开关130于收到控制信号时，将其第三连接端136切换至与第二连接端134电性连接，此时，第一储能元件110与DC/DC转换电路120的输出部分串接，由第一储能元件110与DC/DC转换电路120共同供电予负载600。如此，透过控制器140来检测外部负载600两端的电压，再来控制开关130，能够更精准地避免负载600上的电流失控。本领域的技术人员应当理解，上述通过控制器140来检测外部负载600两端的电压的检测方式仅为示意性的说明，在其他的一些实施例中，通过检测其它的电学参数或信号，并透过这些电学参数或信号来间接检测负载两端电压的检测方式，仍然在本发明的精神范围内。
如上所述的功率变换器的供电方法皆可由软件、硬件与/或固件来执行。举例来说，若以执行速度及精确性为首要考量，则基本上可选用硬件与/或固件为主；若以设计弹性为首要考量，则基本上可选用软件为主；或者，可同时采用软件、硬件及固件协同作业。应了解到，以上所举的这些例子并没有所谓孰优孰劣之分，亦并非用以限制本发明，熟悉此项技艺者当视当时需要弹性设计。
再者，所属技术领域中具有通常知识者当可明白，功率变换器的供电方法中的各步骤依其执行的功能予以命名，仅是为了让本案的技术更加明显易懂，并非用以限定这些步骤。将各步骤予以整合成同一步骤或分拆成多个步骤，或者将任一步骤更换到另一步骤中执行，皆仍属于本发明的实施方式。
由上述本发明实施方式可知，应用本发明具有下列优点。本发明实施例通过提供一种功率变换器及其供电方法，借以改善因应负载而采用高功率等级的功率变换器时，功率变换器的体积较大且成本亦较高的问题。
虽然上文实施方式中揭露了本发明的具体实施例，然其并非用以限定本发明，本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不悖离本发明的原理与精神的情形下，当可对其进行各种更动与修饰，因此本发明的保护范围当以附随权利要求书所界定的范围为准。

Claims (13)

1.一种功率变换器，其特征在于，包含：
一DC/DC转换电路，用以提供一可变电功率，该DC/DC转换电路包括一第一输出端和一第二输出端，该第一输出端电性连接至一外部负载的一端；
一第一储能元件，包括：
一第一端，电性连接至该DC/DC转换电路的该第二输出端；以及
一第二端，以及
一开关，包括：
一第一连接端，电性连接至该DC/DC转换电路的第二输出端；
一第二连接端，电性连接至该第一储能元件的该第二端；以及
一第三连接端，电性连接至该外部负载的另一端，
其中，该功率变换器通过该开关的切换操作，对该外部负载进行分段式连续供电。
2.根据权利要求1所述的功率变换器，其特征在于，当该开关的第三连接端与第一连接端电性连接时，该功率变换器通过该可变电功率对该外部负载供电；当该开关的第三连接端与第二连接端电性连接时，该功率变换器通过该DC/DC转换电路与该第一储能元件共同对该外部负载供电。
3.根据权利要求2所述的功率变换器，其特征在于，该功率变换器还包括一控制器，该控制器包含：
一检测端，电性连接至该DC/DC转换电路的第一输出端，用以检测该外部负载两端的电压；以及
一控制端，电性连接至该开关，当该外部负载两端的电压等于或大于一预设电压时，该控制端输出一控制信号至该开关，使得该开关的第二连接端和第三连接端电性连接；当该外部负载两端的电压小于该预设电压时，该控制端输出另一控制信号至该开关，使得该开关的第一连接端和第三连接端电性连接。
4.根据权利要求1所述的功率变换器，其特征在于，该第一储能元件的该第一端电性连接至该DC/DC转换电路的一第一输入端，该第一储能元件的该第二端电性连接至该DC/DC转换电路的一第二输入端。
5.根据权利要求1所述的功率变换器，其特征在于，该功率变换器还包括一第二储能元件，该第二储能元件包含：
一第一端，电性连接至该DC/DC转换电路的一第一输入端；以及
一第二端，电性连接至该DC/DC转换电路的一第二输入端。
6.根据权利要求5所述的功率变换器，其特征在于，该第二储能元件与该第一储能元件电性隔离。
7.根据权利要求5所述的功率变换器，其特征在于，该第二储能元件的第二端电性连接至该第一储能元件的第一端。
8.根据权利要求7所述的功率变换器，其特征在于，该DC/DC转换电路为一Buck电路，包括：
一功率开关，其一端电性连接至该第二储能元件的第一端；
一第一二极管，其阳极电性连接至该第二储能元件的第二端，其阴极电性连接至该功率开关的另一端；
一电感，其一端电性连接至该第一二极管的阴极；
一电容，其一端电性连接至该电感的另一端，另一端电性连接至该第二储能元件的第二端；以及
一第二二极管，其阳极电性连接至该电感的另一端，其阴极电性连接至该外部负载。
9.根据权利要求5所述的功率变换器，其特征在于，该第二储能元件两端的电压大于该第一储能元件两端的电压。
10.根据权利要求5所述的功率变换器，其特征在于，该第二储能元件为一蓄电池或一超级电容。
11.根据权利要求1所述的功率变换器，其特征在于，该第一储能元件为一蓄电池或一超级电容。
12.一种功率变换器的供电方法，其特征在于，该功率变换器包含一DC/DC转换电路以及串接至该DC/DC转换电路输出端的一第一储能元件，该供电方法包含：
通过该DC/DC转换电路提供一可变电功率；
提供一开关，将该开关的第一连接端与第三连接端电性连接，使该DC/DC转换电路单独对一外部负载供电；
检测该外部负载两端的电压；以及
当该外部负载两端的电压等于或大于一预设电压时，将开关的第三连接端切换至与该开关的第二连接端电性连接，使该DC/DC转换电路和该第一储能元件共同对该外部负载进行供电。
13.根据权利要求12所述的功率变换器的供电方法，其特征在于，该第一储能元件为一蓄电池或一超级电容。
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20160241026A1 (en) * 2015-02-15 2016-08-18 Skyworks Solutions, Inc. Reconfigurable power supply cell for efficient boost and buck-boost applications
DE102016200769A1 (de) * 2016-01-21 2017-07-27 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verbesserte Stromquellenanordnung mit mehreren Stromquellen
DE102016122383A1 (de) * 2016-11-21 2018-06-14 Rutronik Elektronische Bauelemente Gmbh Hybrides Energiespeichersystem
CN112912815A (zh) 2018-09-21 2021-06-04 费德里科·圣玛丽亚技术大学 用于电动车辆(ev)的快速充电站的dc-dc级的无变压器部分功率转换器(ppc)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6101108A (en) * 1997-06-06 2000-08-08 Technical Witts, Inc. Regulated input current, regulated output voltage power converter
CN101401277A (zh) * 2006-03-15 2009-04-01 日本电气株式会社 充电设备和充电/放电设备
CN102545709A (zh) * 2012-01-19 2012-07-04 无锡联动太阳能科技有限公司 一种适用于太阳能发电装置的能量优化装置
CN202818129U (zh) * 2012-08-28 2013-03-20 卢咸进 一种dsp控制的可调式大功率分布式直流电源
EP2573899A1 (de) * 2011-09-22 2013-03-27 Siemens Aktiengesellschaft Energieversorgungseinheit mit seriellem Hochsetzsteller

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4479083B1 (en) * 1982-09-30 1998-09-01 Vanner Weldon Inc DC power system having battery voltage equalizer circuit
JP3776348B2 (ja) * 2001-12-10 2006-05-17 本田技研工業株式会社 車両用電源装置
JP4468708B2 (ja) * 2004-01-16 2010-05-26 三菱電機株式会社 電源装置
CN100355194C (zh) * 2004-03-08 2007-12-12 耿宪温 一种开关电源变换器的拓扑结构
US7173344B2 (en) * 2004-04-19 2007-02-06 Tai-Her Yang Series & parallel combined dual power drive system
JP4893368B2 (ja) * 2007-02-28 2012-03-07 パナソニック株式会社 電源装置
US8450977B2 (en) * 2007-12-20 2013-05-28 O2Micro, Inc. Power management systems with charge pumps
CN201789415U (zh) * 2009-11-17 2011-04-06 中兴通讯股份有限公司 一种用于脉冲型负载的供电装置
TW201135392A (en) * 2010-04-15 2011-10-16 Advanced Power Electronics Corp Buck converter
TWI407668B (zh) * 2010-07-09 2013-09-01 Leadtrend Tech Corp 電源供應器以及抑制電源供應器之輸出電壓波動的方法
CA2746304A1 (fr) * 2011-07-15 2013-01-15 Hydro-Quebec Systeme de recharge rapide multi-niveaux avec batteries de puissance imbriquees
TW201308856A (zh) * 2011-08-04 2013-02-16 Shamrock Micro Devices Corp 開關式電源供應器以及於一輸出電源端提供一輸出電壓之控制方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6101108A (en) * 1997-06-06 2000-08-08 Technical Witts, Inc. Regulated input current, regulated output voltage power converter
CN101401277A (zh) * 2006-03-15 2009-04-01 日本电气株式会社 充电设备和充电/放电设备
EP2573899A1 (de) * 2011-09-22 2013-03-27 Siemens Aktiengesellschaft Energieversorgungseinheit mit seriellem Hochsetzsteller
CN102545709A (zh) * 2012-01-19 2012-07-04 无锡联动太阳能科技有限公司 一种适用于太阳能发电装置的能量优化装置
CN202818129U (zh) * 2012-08-28 2013-03-20 卢咸进 一种dsp控制的可调式大功率分布式直流电源

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