專利名稱：樹枝狀網(wǎng)路復(fù)電壓操控裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種樹枝狀網(wǎng)路復(fù)電壓操控裝置。
電池組由于具有機(jī)動性，廣泛被應(yīng)用于各式各樣的器具如電動載具等，然而電池組無論蓄電池、燃料電池、熱電池或太陽能電池皆具有其物理性基本電壓，通常藉串并聯(lián)以選擇其電壓及容量，并視負(fù)載需要，以階躍電壓供應(yīng)或以串聯(lián)線性元件操控或以截波開關(guān)操控。
本實(shí)用新型的主要目的，是在于提供一種樹枝狀網(wǎng)路復(fù)電壓操控裝置，以及進(jìn)一步結(jié)合線性或截波固態(tài)開關(guān)元件，以獲得無火花復(fù)電壓切換及階躍線性或階躍載波式的低漣波PWM(脈沖寬度調(diào)制)電壓輸出或緩慢增壓輸出或緩慢減壓輸出，及進(jìn)一步藉反饋?zhàn)飨揠娏骰蚨妷夯蚨娏鬏敵龅恼{(diào)節(jié)功能。
本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的本實(shí)用新型主要是一種創(chuàng)新設(shè)計(jì)的樹枝狀網(wǎng)路復(fù)電壓操控裝置，以及進(jìn)一步結(jié)合線性或截波固態(tài)開關(guān)元件以獲得無火花復(fù)電壓切換，及作階躍電壓結(jié)合線性電壓調(diào)整或階躍電壓結(jié)合截波式電壓調(diào)整的低漣波PWM電壓輸出，及藉著可作線性調(diào)整或作PWM調(diào)制操控之固態(tài)開關(guān)元件串設(shè)于由電瓶組及二極管組所構(gòu)成的可切換復(fù)電壓輸出的電壓切換開關(guān)點(diǎn)之間，以形成以低壓為谷底，以次段高壓為峰值的線性連續(xù)調(diào)整PWM調(diào)整輸出電壓的電路，以形成由谷底電壓值至峰值電壓值間可調(diào)的線性或PWM操控的低漣波電壓輸出或緩慢升壓或緩慢降壓輸出，以及進(jìn)一步藉反饋?zhàn)飨揠娏骰蚨娏骰蚨妷狠敵稣{(diào)節(jié)功能。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有結(jié)構(gòu)簡單、容易制造的優(yōu)點(diǎn)，且可根據(jù)需要而能更靈活地操控網(wǎng)路的輸出電壓。
以下配合附圖詳細(xì)說明本實(shí)用新型的實(shí)施例

圖1是藉樹枝狀開關(guān)電路及串聯(lián)二極管組構(gòu)成的復(fù)電壓電路示意圖；圖2為圖1的低壓切換線路例；圖3為圖1的電壓切換線路例；圖4為圖1的高電壓切換線路例；圖5為由單投開關(guān)結(jié)合二極管構(gòu)成復(fù)電壓切換電路例；圖6為由固態(tài)開關(guān)元件構(gòu)成復(fù)電壓切換電路例；圖7為基礎(chǔ)電壓上設(shè)有線性或截波電壓調(diào)節(jié)功能的經(jīng)濟(jì)型電路例。
圖1所示為樹枝狀串聯(lián)式復(fù)電壓電路例，它主要由兩組或以上同電壓同容量或至少同電壓的電池單元構(gòu)成，并藉樹枝型連接的開關(guān)組以切換改變其串、并聯(lián)狀態(tài)，進(jìn)而改變其輸出電壓，其特征為各開關(guān)組接點(diǎn)與分流二極管組呈并聯(lián)分流而藉二極管組提供次級分壓使接點(diǎn)組在切換時(shí)抑制電壓差及由接點(diǎn)組消除二極管的順向壓降損失，以及進(jìn)一步可結(jié)合電流檢測裝置及線性或開關(guān)式固態(tài)開關(guān)元件并結(jié)合一中央處理裝置(CCU)以接受操作指令輸出裝置的命令，進(jìn)而操控機(jī)電開關(guān)組、固態(tài)開關(guān)元件組以調(diào)節(jié)輸出電壓或設(shè)定輸出限流值，以及藉著可作線性調(diào)整或作PWM調(diào)制操作控的固態(tài)開關(guān)元件串設(shè)于由電瓶組及二極管組所構(gòu)成的可切換復(fù)電壓輸出的電壓切換開關(guān)點(diǎn)之間，以形成以低壓為谷底，以次段高壓為峰值的線性連續(xù)調(diào)整PWM調(diào)整輸出電壓的電路，以形成由谷底電壓值至峰值電壓值間可調(diào)的線性或PWM操控的低漣波電壓輸出，或在切換機(jī)電開關(guān)組時(shí)，依導(dǎo)通時(shí)固態(tài)開關(guān)的導(dǎo)通動作時(shí)間滯后于機(jī)電開關(guān)(以電阻性及電容性負(fù)載為準(zhǔn))，切斷時(shí)固態(tài)開關(guān)的切斷動作時(shí)間領(lǐng)先于機(jī)電開關(guān)切斷電源(電感、電容、電阻性負(fù)載皆可)以達(dá)到無火花切換機(jī)電開關(guān)組，此功能進(jìn)一步含輸出側(cè)的正負(fù)極性切換開關(guān)的無火花切換。
圖1之實(shí)施例中，其構(gòu)成為一電池單元U1的正極與串聯(lián)開關(guān)SW202的共同接點(diǎn)COM202a共同連接后，順向串聯(lián)二極管D202a再與電池單元U2的正極及串聯(lián)開關(guān)SW201的共同接點(diǎn)COM201a共同連接后，再順向串聯(lián)二極管D201a再接往輸出正極；一電池單元U1的負(fù)極通往輸出負(fù)端以及與串聯(lián)開關(guān)SW202的共同接點(diǎn)COM202b再順向串聯(lián)二極管D202b；二極管D202b的輸出端再與開關(guān)SW202的常開接點(diǎn)NO202a及常閉接點(diǎn)NC202b共同連接后通往電池單元U2的負(fù)極；一電池單元U1之負(fù)端同時(shí)通往串聯(lián)開關(guān)SW201的共同接點(diǎn)COM201b再順向串聯(lián)二極管D201b；二極管D201b的輸出正端通往SW201的常閉接點(diǎn)NC201b及常開NO201a及串聯(lián)開關(guān)SW203的共同接點(diǎn)COM203b與電池單元U3的負(fù)極后，再順向串聯(lián)二極管D203b；二極管D203b的輸出正端則通往串聯(lián)開關(guān)SW203的常閉接點(diǎn)NC203b及常開接點(diǎn)NO203a及電池單元U4的負(fù)極；一電池單元U3的正極與串聯(lián)開關(guān)SW203共同接點(diǎn)COM203a相接后，再順向串聯(lián)二極管D203a；二極管D203a的輸出正端與串聯(lián)開關(guān)SW203的常閉接點(diǎn)NC203a及電池單元U4的正極相通以及通往輸出正端；一串聯(lián)開關(guān)SW202的常閉接點(diǎn)NC202a與串聯(lián)開關(guān)SW201的常閉接點(diǎn)NC201a相通后亦通往輸出正端。
上述電路的操控特性為①當(dāng)開關(guān)SW201、SW202、SW203皆不動作時(shí)，電池單元U1～U4皆經(jīng)開關(guān)接點(diǎn)呈并聯(lián)的低壓輸出，即1x電池單元電壓，如圖2所示為圖1電路的低壓輸出狀態(tài)電路圖。
②當(dāng)開關(guān)SW202、SW203動作時(shí)，則電池單元U1與U2串聯(lián)，U3與U4串聯(lián)，而后者再并聯(lián)，使輸出電壓為2′x電池單元電壓，如圖3所示為圖1電路呈2′x電池電壓的輸出狀態(tài)電路圖。
③當(dāng)開關(guān)SW201、SW202、SW203皆動作時(shí)，則電池單元U1～U4皆串聯(lián)，使輸出電壓為2x電池單元電壓，圖4為圖1電路呈2x電池電壓的輸出狀態(tài)電路圖。
藉著上述電路例，我們可用公約數(shù)作類推擴(kuò)充之，此項(xiàng)電路的特色在于導(dǎo)流二極管與接點(diǎn)的并聯(lián)設(shè)置，使接點(diǎn)切換時(shí)僅在接點(diǎn)兩端產(chǎn)生切換電壓位階差的火花，以及在接點(diǎn)組閉合后消除二極管的順向壓降及熱損。
圖5為此項(xiàng)電池組或多組獨(dú)立直流電源的二極管串聯(lián)式復(fù)電壓操控電路藉單極開關(guān)操控及加串固態(tài)開關(guān)的應(yīng)用例示意圖，以及進(jìn)一步可結(jié)合電流檢測裝置及線性或開關(guān)式固態(tài)開關(guān)元件并結(jié)合一中央處理裝置(CCU)以接受操作指令輸入裝置的命令，進(jìn)而操控機(jī)電開關(guān)組、固態(tài)開關(guān)元件組以調(diào)節(jié)輸出電壓或設(shè)定輸出限流值，以及藉著可作線性調(diào)整或作PWM調(diào)制操控的固態(tài)開關(guān)元件串設(shè)于由電瓶組及二極管組所構(gòu)成的可切換復(fù)電壓輸出的電壓切換開關(guān)點(diǎn)之間，形成以低壓為谷底，以次段高壓為峰值的線性連續(xù)調(diào)整PWM調(diào)整輸出電壓的電路，以形成由谷底電壓值至峰值電壓值間可調(diào)的線性或PWM操控的低漣波電壓輸出，或在切換機(jī)電開關(guān)組時(shí)，依導(dǎo)通時(shí)固態(tài)開關(guān)導(dǎo)通動作時(shí)間滯后于機(jī)電開關(guān)(以電阻性及電容性負(fù)載為準(zhǔn))，切斷時(shí)固態(tài)開關(guān)切斷動作時(shí)間領(lǐng)先于機(jī)電開關(guān)切斷電源(電感、電容、電阻性負(fù)載皆可)以達(dá)到無火花切換機(jī)電開關(guān)組，此功能進(jìn)一步含輸出側(cè)的正負(fù)極性切換開關(guān)的無火花切換，此項(xiàng)實(shí)施例中，主要為藉前述圖1電路中結(jié)合電流檢測裝置及線性或開關(guān)式固態(tài)開關(guān)元件并結(jié)合一中央處理裝置(CCU)，并將圖中的開關(guān)SW201及SW202及SW203改為單極常開開關(guān)而分別由開關(guān)SW301并聯(lián)于電池單元U2正極及U3負(fù)極，由開關(guān)SW302并接于電池單元U1正極及U2負(fù)極，由開關(guān)SW303并接于電池單元U3正極及U4負(fù)極；二極管組D301a、D301b、D302a、D302b、D303a、D303b則與圖1接線相同，除串聯(lián)開關(guān)組無法消除二極管的順向壓降外，其余功能亦與前述圖1所述電路相同。
我們并可進(jìn)一步以線性或開關(guān)式固態(tài)開關(guān)元件SW401。、SW402、SW403取代前述開關(guān)SW301、SW302、SW303。
如圖6所示為此項(xiàng)藉固態(tài)開關(guān)元件串聯(lián)于電力單元組的復(fù)電壓輸出電路的主要電路示意圖，而二極管組D401a、D401b、D402a、D402b、D403a、D403b之設(shè)置及作用則亦與圖5相同，此電路中其切換功能與前述圖5相同。
上述圖1～圖6所述各例中，我們所列舉的電池單元只是為了便于說明，由于此電路操控上的優(yōu)點(diǎn)使其亦適用于由交流整流的多組獨(dú)立直流電源間的復(fù)電壓操控及火花消除，與電壓、電流的反饋操控及線性或截波式階躍電壓間的連續(xù)調(diào)整，應(yīng)用中僅須將個(gè)別獨(dú)立的直流電壓單元視同電池單元即可。
基于上述各項(xiàng)應(yīng)用原理敘述在實(shí)際應(yīng)用中各電池單元間的開關(guān)元件亦可由機(jī)電開關(guān)與固態(tài)開關(guān)元件依所需功能及經(jīng)濟(jì)性而混合使用。
圖7為由圖5所延伸的電路例，主要為將圖5中的開關(guān)SW301改由固態(tài)開關(guān)元件SSS100所取代，以作線性或截波電壓調(diào)整，其余功能與圖5相同，及進(jìn)一步操控其極性交換周期與每一半周期中復(fù)電壓輸出電壓值的關(guān)系。
權(quán)利要求1.一種樹枝狀網(wǎng)路復(fù)電壓操控裝置，其特征在于包括進(jìn)一步結(jié)合的線性或截波固態(tài)開關(guān)元件，該固態(tài)開關(guān)元件可進(jìn)行線性調(diào)整或PWM調(diào)制操控，用以進(jìn)行無火花復(fù)電壓切換，并通過階躍電壓結(jié)合線性電壓調(diào)整或階躍電壓結(jié)合截波式電壓調(diào)整以輸出低漣波電壓；一組電池單元及一組二極管，上述固態(tài)開關(guān)元件串接于由所說電池單元和所說二極管構(gòu)成的可切換復(fù)電壓輸出的電壓切換點(diǎn)開關(guān)點(diǎn)之間，以形成以低壓為谷底、以次段高壓為峰值的線性連續(xù)調(diào)整PWM電壓的電壓輸出電路；一電流檢測裝置，用以檢測網(wǎng)路中的電流；一中央處理裝置(CCU)，用以接受操作指令輸入裝置的指令，以調(diào)控網(wǎng)路輸出電壓。
2.如權(quán)利要求1所述的樹枝狀網(wǎng)路復(fù)電壓操控裝置，其特征在于所述固態(tài)開關(guān)元件包括開關(guān)SW201、SW202和SW203；所述的一組電池單元包括電池單元U1、U2、U3和U4；所述的一組二極管包括二極管D201a，D201b，D202a、D202b、D203a、D203b；其中電池單元U1的正極與串聯(lián)開關(guān)SW202的共同接點(diǎn)COM202a共同連接后，順向串聯(lián)二極管D202a，再與電池單元U2的正極及串聯(lián)開關(guān)SW201的共同接點(diǎn)COM201a共同連接后，再順向串聯(lián)二極管D201a再接往正極；電池單元U1的負(fù)極通往輸出負(fù)端以及與串聯(lián)開關(guān)SW202的共同接點(diǎn)COM202b再順向串聯(lián)二極管D202b；二極管D202b的輸出端再與開關(guān)SW202的常開接點(diǎn)NO202a及常閉接點(diǎn)NC202b共同連接后通往電池單元U2的負(fù)極；電池單元U1之負(fù)端同時(shí)通往串聯(lián)開關(guān)SW201的共同接點(diǎn)COM201b，再順向串聯(lián)二極管D201b；二極管D201b的輸出正端通往SW201的常閉接點(diǎn)NC201b、常開接點(diǎn)NO201a及串聯(lián)開關(guān)SW203的共同接點(diǎn)COM203b與電池單元U3的負(fù)極后，再順向串聯(lián)二極管D203b、常開接點(diǎn)NO203a及電池單元U4的負(fù)極；電池單元U3的正極與串聯(lián)開關(guān)SW203共同接點(diǎn)COM203a相接后，再順向串聯(lián)二極管D203a；二極管D203a的輸出正端與串聯(lián)開關(guān)SW203的常閉接點(diǎn)NC203a及電池單元U4的正極相通以及通往輸出正端；串聯(lián)開關(guān)SW202的常閉接點(diǎn)NC202a與串聯(lián)開關(guān)SW201的常閉接點(diǎn)NC201a相通后亦通往輸出正端；上述電路的操控特性為①開關(guān)SW201、SW202、SW203皆不動作時(shí)，電池單元U1～U4皆經(jīng)開關(guān)接點(diǎn)呈并聯(lián)的低壓輸出，即1x電池單元電壓；②開關(guān)SW202、SW203動作時(shí)，則電池單元U1與U2串聯(lián)，U3與U4串聯(lián)，而后者再并聯(lián)，使輸出電壓為2′x電池單元電壓；③開關(guān)SW201、SW202、SW203皆動作時(shí)，則電池單元U1～U4皆串聯(lián)，使輸出電壓為2x電池單元電壓。
3.如權(quán)利要求2所述的樹枝狀網(wǎng)路復(fù)電壓操控裝置，其特征在于，所說開關(guān)SW201及SW202及SW203可分別改為單極常開開關(guān)SW301、SW302和SW303，且分別由開關(guān)SW301并聯(lián)于電池單元U2正極及U3負(fù)極，由開關(guān)SW302并接于電池單元U1正極及U2負(fù)極，由開關(guān)SW303并接于電池單元U3正極及U4負(fù)極。
專利摘要一種樹枝狀網(wǎng)路復(fù)電壓操控電路裝置，將可作線性調(diào)整或作PWM調(diào)制操作的固態(tài)開關(guān)元件串設(shè)于電瓶組及二極管組所構(gòu)成的可切換復(fù)電壓輸出的電壓切換開關(guān)點(diǎn)之間，形成以低壓為谷底，以次段高壓為峰值的線性連續(xù)調(diào)整PWM調(diào)整輸出電壓的電路，以及進(jìn)一步藉反饋?zhàn)飨揠娏骰蚨娏骰蚨妷狠敵稣{(diào)節(jié)功能。
文檔編號H02M7/48GK2167473SQ93206958
公開日1994年6月1日 申請日期1993年3月17日 優(yōu)先權(quán)日1992年3月18日
發(fā)明者楊泰和 申請人:楊泰和