一种用于储能逆变器的双向DC‑AC变换电路的制作方法

本实用新型属于双向储能逆变器的技术领域，具体涉及一种用于储能逆变器的双向DC-AC变换电路。

背景技术：

普通的光伏并网逆变器通常是白天集中并网发电而夜晚没有能量提供，不能起到削峰平谷调节电网及自发自用的作用。近几年来，随着光伏发电系统的逐渐增加，其在电网系统中占有的比例越来越高，因此迫切需要一种双向储能逆变器来起到削峰平谷调节电网、光伏发电自发自用的目的。

现有技术中，一般是在光伏并网逆变器的电网端并联一台蓄电池充放电设备，来实现调节电网以及自发自用的目的。但此种方案存在多种问题，需要在光伏并网逆变器的基础上额外增加一台蓄电池充放电设备，用多种设备构建一个双向储能系统，这样不仅使得整个装置的成本高、体积大，而且还存在控制复杂、效率低下的问题。

技术实现要素：

本实用新型克服现有技术存在的不足，所要解决的技术问题为：提供一种结构简单，效率较高，能够达到光伏发电自发自用目的的用于储能逆变器的双向DC-AC变换电路。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：一种用于储能逆变器的双向DC-AC变换电路，包括：DC直流输入输出模块、原边桥式电路、变压模块、副边桥式电路、双向升降压模块、逆变桥式电路、逆变电感续流电路、LLC滤波电路和AC交流输入输出模块，所述DC直流输入输出模块与所述原边桥式电路双向连接，所述原边桥式电路与所述变压模块双向连接，所述变压模块与所述副边桥式电路双向连接，所述副边桥式电路与所述双向升降压模块双向连接，所述双向升降压模块与所述逆变桥式电路双向连接，所述逆变桥式电路与所述逆变电感续流电路双向连接，所述逆变电感续流电路与所述LLC滤波电路双向连接，所述LLC滤波电路与所述AC交流输入输出模块双向连接。

优选地，所述DC直流输入输出模块包括：电池E1，所述原边桥式电路包括：第一功率MOS管Q1、第二功率MOS管Q2、第三功率MOS管Q3和第四功率MOS管Q4，所述变压模块包括：变压器T1和电容C1，所述副边桥式电路包括：第五功率MOS管Q5、第六功率MOS管Q6、第七功率MOS管Q7和第八功率MOS管Q8，所述双向升降压模块包括：电容C2、功率电感L1、第九功率MOS管Q9、第十功率MOS管Q10和电容C3，所述逆变桥式电路包括：第一IGBT管M1、第二IGBT管M2、第三IGBT管M3和第四IGBT管M4，所述逆变电感续流电路包括：二极管D1、二极管D2、第五IGBT管M5和第六IGBT管M6，所述LLC滤波电路包括：功率电感L2、功率电感L3和电容C4；所述电池E1的正极分别与所述第一功率MOS管Q1的漏极和所述第二功率MOS管Q2的漏极相连，所述电池E1的负极分别与所述第三功率MOS管Q3的源极和所述第四功率MOS管Q4的源极相连，所述变压器T1的原边一端分别与所述第二功率MOS管Q2的源极和所述第四功率MOS管Q4的漏极相连，所述变压器T1的原边另一端分别与所述第一功率MOS管Q1的源极和所述第三功率MOS管Q3的漏极相连；所述变压器T1的副边一端与所述电容C1的一端相连，所述电容C1的另一端分别与所述第六功率MOS管Q6的源极和所述第八功率MOS管Q8的漏极相连，所述变压器T1的副边另一端分别与所述第五功率MOS管Q5的源极和所述第七功率MOS管Q7的漏极相连；所述电容C2的一端分别与所述第五功率MOS管Q5的漏极、所述第六功率MOS管Q6的漏极和所述功率电感L1的一端相连，所述电容C2的另一端分别与所述第七功率MOS管Q7的源极、所述第八功率MOS管Q8的源极、第九功率MOS管Q9的源极、电容C3的一端、所述第三IGBT管M3的源极和所述第四IGBT管M4的源极相连，所述功率电感L1的另一端分别与所述第九功率MOS管Q9的漏极和所述第十功率MOS管Q10的源极相连，所述第十功率MOS管Q10的漏极分别与所述电容C3的另一端、所述第一IGBT管M1的漏极和所述第二IGBT管M2的漏极相连；所述第一IGBT管M1的源极分别与所述第三IGBT管M3的漏极、所述二极管D1的阳极、所述二极管D2的阴极和所述功率电感L2的一端相连，所述第二IGBT管M2的源极分别与所述第四IGBT管M4的漏极、所述第五IGBT管M5的源极、所述第六IGBT管M6的漏极和所述功率电感L3的一端相连，所述二极管D1的阴极与所述第五IGBT管M5的漏极相连，所述二极管D2的的阳极与所述第六IGBT管M6的源极相连；所述功率电感L2的另一端分别与所述电容C4的一端和所述AC交流输入输出模块109相连，所述功率电感L3的另一端分别与所述电容C4的另一端和所述AC交流输入输出模块相连；所述第一功率MOS管Q1的栅极、所述第二功率MOS管Q2的栅极、所述第三功率MOS管Q3的栅极、所述第四功率MOS管Q4的栅极、所述第五功率MOS管Q5的栅极、所述第六功率MOS管Q6的栅极、所述第七功率MOS管Q7的栅极、所述第八功率MOS管Q8的栅极、所述第九功率MOS管Q9的栅极、所述第十功率MOS管Q10的栅极、所述第一IGBT管M1的栅极、所述第二IGBT管M2的栅极、所述第三IGBT管M3的栅极、所述第四IGBT管M4的栅极、所述第五IGBT管M5的栅极和所述第六IGBT管M6的栅极，均与驱动电路相连。

优选地，所述第一功率MOS管Q1、所述第二功率MOS管Q2、所述第三功率MOS管Q3、所述第四功率MOS管Q4、所述第五功率MOS管Q5、所述第六功率MOS管Q6、所述第七功率MOS管Q7、所述第八功率MOS管Q8、所述第九功率MOS管Q9、所述第十功率MOS管Q10，均为N沟道增强型MOS管。

优选地，所述变压器T1的型号为HX1584-11029A。

优选地，所述AC交流输入输出模块为负载，或为电网AC端。

本实用新型与现有技术相比具有以下有益效果：

本实用新型中，当电池E1放电时，原边桥式电路采用固定频率50％的占空比，副边桥式电路不动作，走副边桥式电路的MOS管作全桥整流，升压到电池电压的n倍，双向升降压模块中的第九功率MOS管Q9做PWM控制，第十功率MOS管Q10不动作，使得双向升降压模块能够达到所需求的BUS电压，逆变桥式电路和逆变电感续流电路采用SPWM调制，使得在交流侧输出所需频率及幅值的正弦波；当电池E1充电时，副边桥式电路采用固定频率50％的占空比，原边桥式电路做同步整流，第十功率MOS管Q10做PWM控制，第九功率MOS管Q9不动作，使双向升降压模块能够达到电池E1所需求的充电电压，逆变桥式电路和逆变电感续流电路采用SPWM调制，使得在交流侧同步电网输入的所需频率及幅值的正弦波；在单个电路回路中，能量可以双向流动，从而一个电路就可以实现了电池的充电和放电，而无需另外的充电电路，从而减少了在整个拓扑电路的元器件，增加了系统的可靠性，减小了产品体积，降低了产品的成本。

附图说明

下面结合附图对本实用新型做进一步详细的说明；

图1为本实用新型实施例一提供的一种用于储能逆变器的双向DC-AC变换电路的电路结构示意图；

图2为本实用新型实施例二提供的一种用于储能逆变器的双向DC-AC变换电路的电路原理图；

图中：101为DC直流输入输出模块，102为原边桥式电路，103为变压模块，104为副边桥式电路，105为双向升降压模块，106为逆变桥式电路，107为逆变电感续流电路，108为LLC滤波电路，109为AC交流输入输出模块。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

图1为本实用新型实施例一提供的一种用于储能逆变器的双向DC-AC变换电路的电路结构示意图，如图1所示，一种用于储能逆变器的双向DC-AC变换电路，包括：DC直流输入输出模块101、原边桥式电路102、变压模块103、副边桥式电路104、双向升降压模块105、逆变桥式电路106、逆变电感续流电路107、LLC滤波电路108和AC交流输入输出模块109，所述DC直流输入输出模块101与所述原边桥式电路102双向连接，所述原边桥式电路102与所述变压模块103双向连接，所述变压模块103与所述副边桥式电路104双向连接，所述副边桥式电路104与所述双向升降压模块105双向连接，所述双向升降压模块105与所述逆变桥式电路106双向连接，所述逆变桥式电路106与所述逆变电感续流电路107双向连接，所述逆变电感续流电路107与所述LLC滤波电路108双向连接，所述LLC滤波电路108与所述AC交流输入输出模块109双向连接。

本双向DC-AC变换电路控制简单，可以快速、高效地实现能量双向流动，进而实现电池的充放电。

图2为本实用新型实施例二提供的一种用于储能逆变器的双向DC-AC变换电路的电路原理图，如图2所示，在实施例一的基础上，所述DC直流输入输出模块101可包括：电池E1，所述原边桥式电路102可包括：第一功率MOS管Q1、第二功率MOS管Q2、第三功率MOS管Q3和第四功率MOS管Q4，所述变压模块103可包括：变压器T1和电容C1，所述副边桥式电路104可包括：第五功率MOS管Q5、第六功率MOS管Q6、第七功率MOS管Q7和第八功率MOS管Q8，所述双向升降压模块105可包括：电容C2、功率电感L1、第九功率MOS管Q9、第十功率MOS管Q10和电容C3，所述逆变桥式电路106可包括：第一IGBT管M1、第二IGBT管M2、第三IGBT管M3和第四IGBT管M4，所述逆变电感续流电路107可包括：二极管D1、二极管D2、第五IGBT管M5和第六IGBT管M6，所述LLC滤波电路108可包括：功率电感L2、功率电感L3和电容C4。

所述电池E1的正极分别与所述第一功率MOS管Q1的漏极和所述第二功率MOS管Q2的漏极相连，所述电池E1的负极分别与所述第三功率MOS管Q3的源极和所述第四功率MOS管Q4的源极相连，所述变压器T1的原边一端分别与所述第二功率MOS管Q2的源极和所述第四功率MOS管Q4的漏极相连，所述变压器T1的原边另一端分别与所述第一功率MOS管Q1的源极和所述第三功率MOS管Q3的漏极相连；所述变压器T1的副边一端与所述电容C1的一端相连，所述电容C1的另一端分别与所述第六功率MOS管Q6的源极和所述第八功率MOS管Q8的漏极相连，所述变压器T1的副边另一端分别与所述第五功率MOS管Q5的源极和所述第七功率MOS管Q7的漏极相连；所述电容C2的一端分别与所述第五功率MOS管Q5的漏极、所述第六功率MOS管Q6的漏极和所述功率电感L1的一端相连，所述电容C2的另一端分别与所述第七功率MOS管Q7的源极、所述第八功率MOS管Q8的源极、第九功率MOS管Q9的源极、电容C3的一端、所述第三IGBT管M3的源极和所述第四IGBT管M4的源极相连，所述功率电感L1的另一端分别与所述第九功率MOS管Q9的漏极和所述第十功率MOS管Q10的源极相连，所述第十功率MOS管Q10的漏极分别与所述电容C3的另一端、所述第一IGBT管M1的漏极和所述第二IGBT管M2的漏极相连；所述第一IGBT管M1的源极分别与所述第三IGBT管M3的漏极、所述二极管D1的阳极、所述二极管D2的阴极和所述功率电感L2的一端相连，所述第二IGBT管M2的源极分别与所述第四IGBT管M4的漏极、所述第五IGBT管M5的源极、所述第六IGBT管M6的漏极和所述功率电感L3的一端相连，所述二极管D1的阴极与所述第五IGBT管M5的漏极相连，所述二极管D2的的阳极与所述第六IGBT管M6的源极相连；所述功率电感L2的另一端分别与所述电容C4的一端和所述AC交流输入输出模块109相连，所述功率电感L3的另一端分别与所述电容C4的另一端和所述AC交流输入输出模块109相连；所述第一功率MOS管Q1的栅极、所述第二功率MOS管Q2的栅极、所述第三功率MOS管Q3的栅极、所述第四功率MOS管Q4的栅极、所述第五功率MOS管Q5的栅极、所述第六功率MOS管Q6的栅极、所述第七功率MOS管Q7的栅极、所述第八功率MOS管Q8的栅极、所述第九功率MOS管Q9的栅极、所述第十功率MOS管Q10的栅极、所述第一IGBT管M1的栅极、所述第二IGBT管M2的栅极、所述第三IGBT管M3的栅极、所述第四IGBT管M4的栅极、所述第五IGBT管M5的栅极和所述第六IGBT管M6的栅极，均与驱动电路相连。

具体地，所述第一功率MOS管Q1、所述第二功率MOS管Q2、所述第三功率MOS管Q3、所述第四功率MOS管Q4、所述第五功率MOS管Q5、所述第六功率MOS管Q6、所述第七功率MOS管Q7、所述第八功率MOS管Q8、所述第九功率MOS管Q9、所述第十功率MOS管Q10，均可为N沟道增强型MOS管。

具体地，所述变压器T1的型号可为HX1584-11029A。

具体地，所述AC交流输入输出模块109可为负载，或为电网AC端。

当电池E1放电时，原边桥式电路102采用固定频率50％的占空比，副边桥式电路104不动作，走副边桥式电路104的MOS管作全桥整流，升压到电池E1电压的n倍，双向升降压模块105中的第九功率MOS管Q9做PWM控制，第十功率MOS管Q10不动作，使得双向升降压模块105能够达到所需求的BUS电压，逆变桥式电路106和逆变电感续流电路107采用SPWM调制，使得在交流侧输出所需频率及幅值的正弦波；当电池E1充电时，副边桥式电路104采用固定频率50％的占空比，原边桥式电路102做同步整流，第十功率MOS管Q10做PWM控制，第九功率MOS管Q9不动作，使双向升降压模块105能够达到电池E1所需求的充电电压，逆变桥式电路106和逆变电感续流电路107采用SPWM调制，使得在交流侧同步电网输入的所需频率及幅值的正弦波。

对于本实用新型，在单个电路回路中，能量可以双向流动，从而一个电路就可以实现了电池的充电和放电，而无需另外的充电电路，从而减少了在整个拓扑电路的元器件，增加了系统的可靠性，减小了产品体积，降低了产品的成本。电池E1和PV、AC通过变压器T1隔离，安全可靠。在整个系统中，两级DC/DC及一级DC-AC能量都可以双向流动，从而电池的充电和放电减少了一半的器件，减少了在整个拓扑电路的调制器件和整流器件，降低了功率器件在整个电路中损耗，提高了电池的利用率和整个系统的效率；两级DC/DC及一级DC-AC控制简单，从而减少了系统的运算量，使系统更可靠；双向隔离电路使电池完全和其他隔离，且能够实现软开关，从而降低了系统损耗，提高了系统效率。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。