CN215378457U

CN215378457U - 一种功率分配电路和电控设备

Info

Publication number: CN215378457U
Application number: CN202121755052.1U
Authority: CN
Inventors: 周建明; 甘旭; 陈真
Original assignee: Shenzhen Lorentz Technology Co ltd
Current assignee: Shenzhen Lorentz Technology Co ltd
Priority date: 2021-07-29
Filing date: 2021-07-29
Publication date: 2021-12-31
Anticipated expiration: 2031-07-29

Abstract

本申请提供一种功率分配电路和电控设备，功率分配电路包括电流比较器、控制器、开关电路、双向逆变电路和储能电路，其中，开关电路包括第一开关组和第二开关组。开关电路的两端分别与交流电源和负载设备连接，且开关电路经由双向逆变电路与储能电路连接。电流比较器连接交流电源、负载设备和控制器，控制器与开关电路的控制端连接。控制器用于根据电流比较器对交流电源提供的输入电流和负载设备的电流的比较结果，控制第一开关组和第二开关组的通断，以使交流电源向储能电路和/或负载设备供电，或以使储能电路向负载设备供电。本申请根据电流大小控制开关通断，进行功率分配，使得负载设备正常工作并提高交流输出端的带载能力。

Description

一种功率分配电路和电控设备

技术领域

本申请涉及电路控制领域，尤其涉及一种功率分配电路和电控设备。

背景技术

出于安全考虑，大部分家庭用电的插座规定的最大许用电流是10A。在使用便携式储能电源时，是通过插座最大许用电流给便携式储能电源充电。但是，当交流输出还接入其他用电设备时，用电设备的负载电流加上给便携式储能电源充电的电流就会超过插座最大许用的电流。

同时，若交流输出端口的电流超过插座的最大许用电流，***会发生保护，此时，便携式储能电源不会向交流输出端口逆变输出。

所以，现有技术存在交流输出电流受限于插座的最大许用电流和交流输出口的带载能力差的技术问题。

实用新型内容

为了解决上述技术问题，本申请提供了一种功率分配电路和电控设备，具体方案如下：

第一方面，本申请实施例提供了一种功率分配电路，所述功率分配电路包括电流比较器、控制器、开关电路、双向逆变电路和储能电路；

所述开关电路包括第一开关组和第二开关组，其中，所述第一开关组的第一端和第二端用于与交流电源连接，所述第一开关组的第三端和第四端经由所述双向逆变电路与所述储能电路连接，所述第一开关组的三端和第四端分别用于与所述第二开关组的第三端和第四端对应连接，所述第二开关组的第一端和第二端用于与负载设备连接；

所述电流比较器的输入端用于连接所述交流电源和所述负载设备，所述电流比较器的输出端与所述控制器连接，所述控制器与所述第一开关组和所述第二开关组的控制端连接；

所述控制器用于根据所述电流比较器对所述交流电源提供的输入电流和所述负载设备的电流的比较结果，分别控制所述第一开关组和所述第二开关组的通断，以使所述交流电源向所述储能电路和/或所述负载设备供电，或以使所述储能电路向所述负载设备供电，其中，所述输入电流小于或等于预设电流。

根据本申请公开的一种具体实施方式，所述第一开关组包括第一开关和第二开关，所述第二开关组包括第三开关和第四开关；

所述第一开关的第一端和第二端分别与所述第一开关组的第一端和第三端对应连接，所述第二开关的第一端和第二端分别与所述第一开关组的第二端和第四端对应连接；

所述第三开关的第一端和第二端分别与所述第二开关组的第一端和第三端对应连接，所述第四开关的第一端和第二端分别与所述第一开关组的第二端和第四端对应连接。

根据本申请公开的一种具体实施方式，所述第一开关组的第三端与所述第一开关组的第四端之间串联一个第一电容。

根据本申请公开的一种具体实施方式，所述双向逆变电路包括双向交流-直流变换电路和双向直流变换电路，所述双向交流-直流变换电路和所述双向直流变换器电性连接。

根据本申请公开的一种具体实施方式，所述双向直流变换器与所述双向交流-直流变换电路之间并联一个第二电容。

根据本申请公开的一种具体实施方式，所述双向交流-直流变换电路包括第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管和第四晶体管；

所述第一晶体管经由第一节点与所述第二晶体管串联成第一支路，所述第三晶体管经由第二节点与所述第四晶体管串联成第二支路，所述第一支路与所述第二支路并联后的两端分别与所述双向直流变换器连接。

根据本申请公开的一种具体实施方式，所述第一开关组的第三端通过第一电感与所述第二节点连接，所述第一开关组的第四端与所述第一节点连接。

根据本申请公开的一种具体实施方式，所述第一晶体管、所述第二晶体管、所述第三晶体管和所述第四晶体管均为MOS管。

根据本申请公开的一种具体实施方式，所述第一晶体管、所述第二晶体管、所述第三晶体管和所述第四晶体管均为IGBT管，每个所述IGBT管均并联一个二极管。

第二方面，本申请实施例提供了一种电控设备，所述电控设备包括第一方面中任一项所述的功率分配电路。

相对于现有技术而言，本申请具有以下有益效果：

本申请提供一种功率分配电路和电控设备，功率分配电路包括电流比较器、控制器、开关电路、双向逆变电路和储能电路，其中，开关电路包括第一开关组和第二开关组。开关电路的两端分别与交流电源和负载设备连接，且开关电路经由双向逆变电路与储能电路连接。电流比较器连接交流电源、负载设备和控制器，控制器与开关电路的控制端连接。控制器用于根据电流比较器对交流电源提供的输入电流和负载设备的电流的比较结果，控制第一开关组和第二开关组的通断，以使交流电源向储能电路和/或负载设备供电，或以使储能电路向负载设备供电。本申请根据电流大小控制开关通断，进行功率分配，使得负载设备正常工作并提高交流输出口的带载能力。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对本申请保护范围的限定。在各个附图中，类似的构成部分采用类似的编号。

图1为本申请实施例提供的一种功率分配电路的电路示意图之一；

图2为本申请实施例提供的一种功率分配电路的电路示意图之二；

图3为本申请实施例提供的一种功率分配电路的电路示意图之三；

图4为本申请实施例提供的一种功率分配电路的电路示意图之四；

图5为本申请实施例提供的一种功率分配电路的电路示意图之五；

图6为本申请实施例提供的一种功率分配电路的电路示意图之六。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。

通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在下文中，可在本申请的各种实施例中使用的术语“包括”、“具有”及其同源词仅意在表示特定特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合，并且不应被理解为首先排除一个或更多个其它特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的存在或增加一个或更多个特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的可能性。

此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

除非另有限定，否则在这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本申请的各种实施例所属领域普通技术人员通常理解的含义相同的含义。所述术语(诸如在一般使用的词典中限定的术语)将被解释为具有与在相关技术领域中的语境含义相同的含义并且将不被解释为具有理想化的含义或过于正式的含义，除非在本申请的各种实施例中被清楚地限定。

下面结合附图，对本申请的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互结合。

参见图1，图1为本申请实施例提供的一种功率分配电路的电路示意图之一。在本申请实施例中，所述功率分配电路包括电流比较器CC、控制器CTL1、开关电路10、双向逆变电路20和储能电路BAT；

所述开关电路10包括第一开关组K1和第二开关组K2，其中，所述第一开关组K1的第一端和第二端用于与交流电源AC连接，所述第一开关组K1的第三端和第四端经由所述双向逆变电路20与所述储能电路BAT连接，所述第一开关组K1的三端和第四端分别用于与所述第二开关组K2的第三端和第四端对应连接，所述第二开关组K2的第一端和第二端用于与负载设备RL连接；

所述电流比较器CC的输入端用于连接所述交流电源AC和所述负载设备RL，所述电流比较器CC的输出端与所述控制器CTL1连接，所述控制器CTL1与所述第一开关组K1和所述第二开关组K2的控制端连接；

所述控制器CTL1用于根据所述电流比较器CC对所述交流电源AC提供的输入电流和所述负载设备RL的电流的比较结果，分别控制所述第一开关组K1和所述第二开关组K2的通断，以使所述交流电源AC向所述储能电路BAT和/或所述负载设备RL供电，或以使所述储能电路BAT向所述负载设备RL供电，其中，所述输入电流小于或等于预设电流。

具体实施时，可以先短暂地将第一开关组K1和第二开关组K2同时闭合，通过串联在电路中的两个电流检测装置A1和A2测量得到交流电源AC提供的的交流输入电流和负载设备RL的负载电流。此外，第一开关组K1可以通过插座与交流电源AC连接，目前家庭用电的插座出于安全考虑而规定的最大许用电流Iin是10A。若第一开关组K1通过插座与交流电源AC连接，那么，此时的交流输出电流即为最大需用电流，对于交流电源AC的交流输出电流的检测步骤可以省略。

通过电流比较器CC对电流表A1和A2检测到的交流电源AC提供的输入电流和负载电流进行比较，若输入电流大于负载电流，则储能电路BAT的充电电流I_C＝输入电流-负载电流，控制器CTL1同时闭合第一开关组K1和第二开关组K2，使得交流电源AC在向负载设备RL供电的同时，储能电路BAT以上述值I_C进行充电。既能保证插座不超过最大允许电流，也能达到电池最大限度的电流充电，同时还能满足用电设备正常工作；若输入电流小于负载电流，则交流电源AC以最大允许电流向负载设备RL供电，超出部分的电流由储能电路BAT经由双向逆变电路20进行逆变输出提供。功率分配电路的工作状态可以分为充电状态和放电状态，定义交流电源AC提供的输入电流为I_in，负载电流为I_O，具体如下：

A.充电状态

1.参见图2，图2为本申请实施例提供的一种功率分配电路的电路示意图之二。若I_in>I_O,则I_C＝I_in-I_O,控制器CTL1通过第一开关组K1和第二开关组K2的控制端，控制第一开关组K1和第二开关组K2闭合，使得交流电源AC以电流I_O向负载设备RL供电，并通过双向逆变电路20以电流I_C向储能电路BAT进行充电；

2.参见图3，图3为本申请实施例提供的一种功率分配电路的电路示意图之三。若I_in＝I_O,则I_C＝I_in-I_O＝0,控制器CTL1通过第一开关组K1和第二开关组K2的控制端，控制第一开关组K1和第二开关组K2闭合。此时，储能电路BAT不进行充电，负载设备RL正常工作；

3.参见图4，图4为本申请实施例提供的一种功率分配电路的电路示意图之四。控制器CTL1可以不根据电流比较器CC对交流电源AC提供的输入电流I_in和负载电流I_O的比较结果，独立地控制第一开关组K1闭合和第二开关组K2断开，以输入电流I_in向储能电路BAT供电，保证储能电路BAT快速充电。

B.放电状态

1.参见图5，图5为本申请实施例提供的一种功率分配电路的电路示意图之五。若I_in＝0,或者控制器CTL1通过第一开关组K1的控制端，控制第一开关组K1断开，则使得储能电路BAT向负载设备RL供电，此时，放电电流I_d＝I_O；

2.参见图6，图6为本申请实施例提供的一种功率分配电路的电路示意图之六。若I_in<I_O,且I_in≠0,则I_d＝I_O-I_in,控制器CTL1通过第一开关组K1和第二开关组K2的控制端，控制第一开关组K1和第二开关组K2闭合，使得交流电源AC以电流I_in向负载设备RL供电，同时，储能电路BAT通过双向逆变电路20放电，以电流I_d向负载设备RL进行供电。

在本申请实施例中，所述双向逆变电路20包括双向交流-直流变换电路和双向直流变换电路，所述双向交流-直流变换电路和所述双向直流变换器电性连接。

在本申请实施例中，所述双向交流-直流变换电路包括第一晶体管VT1、第二晶体管VT2、第三晶体管VT3和第四晶体管VT4；

所述第一晶体管VT1经由第一节点d1与所述第二晶体管VT2串联成第一支路，所述第三晶体管VT3经由第二节点d2与所述第四晶体管VT4串联成第二支路，所述第一支路与所述第二支路并联后的两端分别与所述双向直流变换器连接。

在本申请实施例中，所述第一开关组K1的第三端通过第一电感与所述第二节点d2连接，所述第一开关组K1的第四端与所述第一节点d1连接。

在本申请实施例中，所述第一晶体管VT1、所述第二晶体管VT2、所述第三晶体管VT3和所述第四晶体管VT4均为MOS管。

在本申请实施例中，所述第一晶体管VT1、所述第二晶体管VT2、所述第三晶体管VT3和所述第四晶体管VT4均为IGBT管，每个所述IGBT管均并联一个二极管。

具体实施时，双向交流-直流变换电路中的任一晶体管均为MOS管，也可以均为IGBT管。若双向交流-直流变换电路中的晶体管为IGBT管，那么每个IGBT管需要并联一个二极管，而对于MOS管而言，不用并联二极管，因为MOS管的衬底下面自带一个二极管。

MOS管的工艺决定它制作出来就带一个二极管，这个二极管用于电流反向时能够导通使得电流有通路不至于损坏器件。而IGBT管不一样，IGBT管本体制作时是没有寄生二极管的。那么，如果只有IGBT管，电流反向的时不存在通路，会引起过电压二导致器件损坏。所以，在IGBT管外部并联一个二极管，确保提供电流续流通路，实现储能电路BAT的双向逆变。同时，在IGBT管内部封装的二极管的导通压降较高时，也可以降低损耗。

在本申请实施例中，所述第一开关组K1包括第一开关S1和第二开关S2，所述第二开关组K2包括第三开关S3和第四开关S4；

所述第一开关S1的第一端和第二端分别与所述第一开关组K1的第一端和第三端对应连接，所述第二开关S2的第一端和第二端分别与所述第一开关组K1的第二端和第四端对应连接；

所述第三开关S3的第一端和第二端分别与所述第二开关组K2的第一端和第三端对应连接，所述第四开关S4的第一端和第二端分别与所述第一开关组K1的第二端和第四端对应连接。

具体实施时，所述第一开关组K1也可以由第一开关S1和第二开关S2直接组成。换言之，第一开关S1的第一端即为第一开关组K1的第一端，第一开关S1的第二端即为第一开关组K1的第三端，第二开关S2的第一端即为第一开关组K1的第二端，第二开关S2的第二端即为第一开关组K1的第四端。第二开关组K2的结构也可以同上所述，在此不再一一赘述。

在本申请实施例中，所述第一开关组K1的第三端与所述第一开关组K1的第四端之间串联一个第一电容C1。

在本申请实施例中，所述双向直流变换器与所述双向交流-直流变换电路之间并联一个第二电容C2。

与上述实施例相对应，本申请实施例还提供一种电控设备，所述电控设备包括上述实施方式中任一项所述的功率分配电路。

综上所述，本申请公开的一种功率分配电路和电控设备，可以根据负载设备的负载电流和交流电源提供的输入电流来调节对储能电路的充电电流大小。既可以保证负载设备的正常工作，也可以以最大的剩余电流向储能电路供电。在交流电源提供的输入电流不足以向负载设备供电时，储能电路进行逆变放电，与交流电源同时向负载设备供电。本申请根据电流大小控制第一开关组和第二开关组的通断，进行功率分配，使得负载设备正常工作，提高了交流输出口的带载能力和功率分配的效率。所提供的电控设备的具体实施过程，可以参见上述实施例提供的软开关控制电路的具体实施过程，在此不再一一赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和结构图显示了根据本申请的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，结构图和/或流程图中的每个方框、以及结构图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的***来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

另外，在本申请各个实施例中的各功能模块或单元可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或更多个模块集成形成一个独立的部分。

所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是智能手机、个人计算机、服务器、或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。

Claims

1.一种功率分配电路，其特征在于，所述功率分配电路包括电流比较器、控制器、开关电路、双向逆变电路和储能电路；

2.根据权利要求1所述的功率分配电路，其特征在于，所述第一开关组包括第一开关和第二开关，所述第二开关组包括第三开关和第四开关；

3.根据权利要求1所述的功率分配电路，其特征在于，所述第一开关组的第三端与所述第一开关组的第四端之间串联一个第一电容。

4.根据权利要求1所述的功率分配电路，其特征在于，所述双向逆变电路包括双向交流-直流变换电路和双向直流变换电路，所述双向交流-直流变换电路和所述双向直流变换器电性连接。

5.根据权利要求4所述的功率分配电路，其特征在于，所述双向直流变换器与所述双向交流-直流变换电路之间并联一个第二电容。

6.根据权利要求4所述的功率分配电路，其特征在于，所述双向交流-直流变换电路包括第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管和第四晶体管；

7.根据权利要求6所述的功率分配电路，其特征在于，所述第一开关组的第三端通过第一电感与所述第二节点连接，所述第一开关组的第四端与所述第一节点连接。

8.根据权利要求6所述的功率分配电路，其特征在于，所述第一晶体管、所述第二晶体管、所述第三晶体管和所述第四晶体管均为MOS管。

9.根据权利要求6所述的功率分配电路，其特征在于，所述第一晶体管、所述第二晶体管、所述第三晶体管和所述第四晶体管均为IGBT管，每个所述IGBT管均并联一个二极管。

10.一种电控设备，其特征在于，所述电控设备包括权利要求1至9中任一项所述的功率分配电路。