本发明属于电流变换技术领域，尤其涉及一种应用于三相交流电网的双向交直流变换电路及装置。
背景技术
随着锂电池的普及，也产生了大量的废旧锂电池，由于目前锂电池拆解难度大，目前仍然没有较好的回收方法，若直接报废，必定产生大量的资源浪费以及环境污染，为了更好的利用这些仍然具有一定容量存储能力的锂电池，可以将其应用于电能储存中，挖掘其巨大的剩余价值。由于应用于电能储存的电池模组的电压较低，现有技术中电池组充放电的交直流变换技术方案中通常采用采用220伏的双向逆变电源，并且通过低压硬开关对220伏的低压电网进行大量布线进行控制。
然而，低压硬开关的开关损耗大、效率较低，通过220伏的低压电网进行大量布线具有效率低、成本高的缺点。
因此，现有的交直流变换技术方案中存在开关损耗大、效率低以及成本高等缺点。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种应用于三相交流电网的双向交直流变换电路及装置，旨在解决现有的交直流变换技术方案中存在开关损耗大、效率低以及成本高的问题。
本发明实施例提供了一种应用于三相交流电网的双向交直流变换电路，所述双向交直流变换电路连接于三相交流电网与多个储能电池之间，所述三相交流电网用于输出三相交流电信号，所述双向交直流变换电路包括：
与所述储能电池数量相同的多个谐振隔离单元，用于对接收到的第一直流电流进行谐振隔离，多个所述谐振隔离单元分别与多个所述储能电池一一对应连接；
与所述储能电池数量相同的多个升压降压单元，用于对接收到的直流电压进行电压变换，多个所述升压降压单元分别与多个所述谐振隔离单元一一对应连接；
交直流变换单元，用于将接收到的第二直流电流转换为三相交流电流或者将所述三相交流电信号流转换为直流电信号，所述交直流变换单元的第一端分别与多个所述升压降压单元连接，所述交直流变换单元的第二端与所述三相交流电网连接；以及
控制单元，用于对所述双向交直流变换电路进行充放电控制，所述控制单元分别与所述交直流变换单元、所述升压降压单元以及所述谐振隔离单元连接。
可选的，每个所述谐振隔离单元都包括第一端、第二端以及控制端；
每个所述谐振隔离单元的第一端的正极和负极分别与对应的所述储能电池60的正极端和负极端连接；
每个所述谐振隔离单元的控制端与所述控制单元第一控制端连接。
可选的，每个所述升压降压单元都包括第一端、第二端以及控制端；
每个所述升压降压单元的第一端的正极和负极分别与对应的所述谐振隔离单元的第二端的正极和负极连接；
所述升压降压单元的控制端与所述控制单元的第二控制端连接。
可选的，所述交直流变换单元包括第一端、第二端以及控制端；
所述交直流变换单元的第一端的正极和负极分别与多个所述升压降压单元的第二端的正极和负极连接；
所述交直流变换单元的第二端的第一极、第二极以及第三极分别与所述三相交流电网的a相线、b相线以及c相线连接。
本发明的另一目的还在于提供一种应用于三相交流电网的双向交直流变换装置，所述双向交直流变换装置连接于三相交流电网与多个储能电池之间，所述双向交直流变换装置包括如上述任一项所述的双向交直流变换电路。
本发明提供了一种应用于三相交流电网的双向交直流变换电路及装置，在放电过程中，通过谐振隔离单元将储能电池的低压直流变换成高压直流，并且通过升压降压单元将输入的直流电压进行升压处理并输出到交直流变换单元中，交直流变换单元将输入的直流电流统一转换为交流电流，并输送到三相交流电网中，在充电过程中，将所述三相交流电信号转换为直流电信号，该直流电信号经过升压降压单元进行降压后通过谐振隔离单元对储能电池进行充电，提高了交直流变换系统的电能转换效率，减小了整体体积，降低了制造成本，解决了现有技术中的交直流变换技术方案中出现的开关损耗大、效率低以及成本高的问题。
附图说明
图1为本发明实施例一中的双向交直流变换电路的单元结构图；
图2为本发明实施例二中的谐振隔离单元的电路结构示意图；
图3为本发明实施例三中的升压降压单元的电路结构示意图；
图4为本发明实施例四中的交直流变换单元的电路结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
图1为本发明实施例一中的双向交直流变换电路的单元结构图，如图1所示，双向交直流变换电路连接于三相交流电网10与多个储能电池60之间，三相交流电网用于输出三相交流电信号，双向交直流变换电路包括：与储能电池60数量相同的谐振隔离单元40，用于对接收到的第一直流电流进行谐振隔离，多个谐振隔离单元40分别与多个储能电池60一一对应连接；与储能电池60数量相同的升压降压单元30，用于对接收到的直流电压进行电压变换，多个升压降压单元30分别与多个谐振隔离单元40一一对应连接；交直流变换单元20，用于将第二直流电流转换为三相交流电流或者将三相交流电信号转换为直流电信号，交直流变换单元20的第一端分别与多个升压降压单元30连接，交直流变换单元20的第二端与三相交流电网10连接；以及控制单元50，用于对双向交直流变换电路进行充放电控制，控制单元50分别与交直流变换单元20、升压降压单元30以及谐振隔离单元40连接。
在本实施例中，多个储能电池60通过对应的谐振隔离单元40实现输出电压恒定，并且对谐振隔离单元40输出的电压通过升压降压单元30进行升压处理，将升压处理后输出的直流电压统一通过交直流变换单元20进行交直流转换，最后转换得到三相电流直接输出到三相交流电网10中。同时，通过控制单元50，三相交流电网10还可以实现对多个储能电池60进行充电，在充电过程中，交直流变换单元20将三相交流电网10种的三相交流电转变为高压直流电流，升压降压单元30对高压直流电流进行降压处理得到低压直流电流，最后通过谐振隔离单元40对对应的储能电池进行充电。
作为本发明一实施例，与三相交流电网10连接的交直流变换单元20可以为大功率交直流变换器，该大功率交直流变换器采用无工频变压器的非隔离变换，其转换效率相对于有变压器的交直流变换方式可以高出2％，同时，储能电池60可以为锂电池，谐振隔离单元40可以为高压转低压谐振软开关隔离，相对工频变压器隔离，效率可以提升2％。
作为本发明一实施例，交直流变换单元20将升压降压单元30输出的直流电流集中转换为三相交流电流、或者将三相交流电流转换为高压直流电流后通过多个升压降压单元30进行分流可以提升电路的稳定性，并且由于交直流集中变化，其整体效率也提高2％以上。
作为本发明一实施例，每个谐振隔离单元40包括第一端、第二端以及控制端；每个谐振隔离单元40的第一端的正极和负极分别与对应的储能电池60的正极端和负极端连接；每个谐振隔离单元40的控制端与控制单元50第一控制端连接。
作为本发明一实施例，每个升压降压单元30包括第一端、第二端以及控制端；每个升压降压单元30的第一端的正极和负极分别与对应的谐振隔离单元40的第二端的正极和负极连接；每个升压降压单元30的控制端与控制单元50的第二控制端连接。
作为本发明一实施例，交直流变换单元20包括第一端、第二端以及控制端；交直流变换单元20的第一端的正极和负极分别与多个升压降压单元30的第二端的正极和负极连接；交直流变换单元20的第二端的第一极、第二极以及第三极分别与三相交流电网10的a相线、b相线以及c相线连接；交直流变换单元20的控制端与控制单元50的第三控制端连接。
作为本发明一实施例，谐振隔离单元40在电池放电过程中，将储能电池60的低压直流源转变为高压直流源，而升压降压单元30则是将谐振隔离单元40转换得到的高压直流源升压并将能量功率或电流可控地送至交直流变换单元20的直流总线上，可选的，谐振隔离单元40和升压降压单元30可以合称为高低压直流变换单元。在本实施例中，多个谐振隔离单元40和升压降压单元30均可以根据控制单元50的指令将可控的功率输送至交直流变换单元20的直流总线，在通过交直流变换单元20将高压直流电流转换为三相交流电流，从而逆变进入三相交流电网。同时，在为储能电池60进行充电过程中，根据控制单元50的指令可以实现相反的变换，交直流变换单元20将三相交流电网10种的三相交流电转变为高压直流电流，升压降压单元30对高压直流电流进行降压处理得到低压直流电流，最后通过谐振隔离单元40对对应的储能电池进行充电。
图2为本发明实施例二中的谐振隔离单元40的电路结构示意图，如图2所示，谐振隔离单元40包括：第一电容c1、第一开关管m1、第二开关管m2、第三开关管m3、第四开关管m4、第一二极管d1、第二二极管d2、第三二极管d3、第四二极管d4、第一电感l1、第二电容c2、第三电容c3、第二十一二极管d21、第二十二二极管d22、第一变压器t1、第四电容c4、第五电容c5、第六电容c6、第二电感l2以及第七电容c7。具体的，第七电容c7的第一端与第二电感l2的第一端共接作为谐振隔离单元40的第一端的正极与对应的储能电池60的正极端连接，第七电容c7的第二端、第六电容c6的第二端、第五电容c5的第二端、第四二极管d4的阳极以及第四开关管m4的电流输出端共接作为谐振隔离单元40的第一端的负极与对应的储能电池60的负极端连接，第二电感l2的第二端、第六电容c6的第一端、第四电容c4的第一端、第三二极管d3的阴极以及第三开关管m3的电流输入端共接，第四电容c4的第二端、第五电容c5的第一端以及第一变压器t1的第二侧的第二端共接，第三开关管m3的电流输出端、第三二极管d3的阳极、第四开关管m4的电流输入端、第四二极管d4的阴极以及第一变压器t1的第二侧的第一端共接，第一电感l1的第二端与第一变压器t1的第一侧的第一端连接，第一变压器t1的第一侧的第二端、第二电容c2的第二端、第二十一二极管d22的阳极、第三电容c3的第一端以及第二十二二极管d22的阴极共接，第二十一二极管d21的阴极、第二电容c2的第一端、第一二极管d1的阴极、第一开关管m1的电流输入端以及第一电容c1的第一端共接作为谐振隔离单元40第二端的正极与升压降压单元30的第一端的正极连接，第一电感l1的第一端、第一二极管d1的阳极、第一开关管m1的电流输出端、第二开关管m2的电流输入端以及第二二极管d2的阴极共接，第二十二二极管d22的阳极、第三电容c3的第二端、第二二极管d2的阳极、第二开关管m2的电流输出端以及第一电容c1的第二端共接作为谐振隔离单元40的第二端的负极与升压降压单元30的第一端的负极连接。
具体的，第一开关管m1的控制端、第二开关管m2的控制端、第三开关管m3的控制端、第四开关管m4的控制端分别与谐振隔离单元40的控制端连接。
图3为本发明实施例三中的升压降压单元30的电路结构示意图，如图3所示，升压降压单元30包括：第五开关管m5、第六开关管m6、第七开关管m7、第八开关管m8、第九开关管m9、第十开关管m10、第五二极管d5、第六二极管d6、第七二极管d7、第八二极管d8、第九二极管d9、第十二极管d10、第三电感l3、第四电感l4、第五电感l5以及第八电容c8。具体的，第五开关管m5的电流输入端、第五二极管d5的阴极、第七开关管m7的电流输入端、第七二极管d7的阴极、第九开关管m9的电流输入端以及第九二极管d9的阴极共接作为升压降压单元30的第二端的正极，第五开关管m5的电流输出端、第五二极管d5的阴极、第六开关管m6的电流输入端、第六二极管d6的阴极以及第五电感l5的第一端共接，第七开关管m7的电流输出端、第七二极管d7的阳极、第八开关管d8的电流输入端、第八二极管d8的阴极以及第四电感l4的第一端共接，第九开关管m9的电流输出端、第九二极管d9的阳极、第十开关管m10的电流输入端、第十二极管d10的阴极以及第三电感l3的第一端共接，第六开关管m6的电流输出端、第六二极管d6的阳极、第八开关管m8的电流输出端、第八二极管d8的阳极、第十开关管m10的电流输出端、第十二极管d10的阳极以及第八电容c8的第一端共接作为升压降压单元30的第一端的负极以及升压降压单元30的第二端的负极，第三电感l3的第二端、第四电感l4的第二端、第五电感l5的第二端以及第八电容c8的第二端共接作为升压降压单元30的第一端的正极与谐振隔离单元40的第二端的正极连接。
在本实施例中，第五开关管m5的控制端、第六开关管m6的控制端、第七开关管m7的控制、第八开关管m8的控制端、第九开关管m9的控制端以及第十开关管m10的控制端分别与升压降压单元30的控制端连接。
图4为本发明实施例四中的交直流变换单元20的电路结构示意图，如图4所示，交直流变换单元20包括：第六电感l6、第七电感l7、第八电感l8、第十一开关管q11、第十二开关管q12、第十三开关管q13、第十四开关管q14、第十五开关管q15、第十六开关管q16、第十一二极管d11、第十二二极管d12、第十三二极管d13、第十四二极管d14、第十五二极管d15、第十六二极管d16。具体的，第六电感l6的第一端作为交直流变换单元20的第二端的第一极与三相交流电网10的a相线连接，第七电感l7的第一端作为交直流变换单元20的第二端的第二极与三相交流电网10的b相线连接，第八电感l8的第一端作为交直流变换单元20的第二端的第三极与三相交流电网10的c相线连接，第十一开关管q11的电流输出端、第十一二极管d11的阳极、第十二开关管q12的电流输入端、第十二二极管d12的阴极以及第八电感l8的第二端共接，第十三开关管q13的电流输出端、第十三二极管d13的阳极、第十四开关管q14的电流输入端、第十四二极管d14的阴极以及第七电感l7的第二端共接，第十五开关管q15的电流输出端、第十五二极管d15的阳极、第十六开关管q16的电流输入端、第十六二极管d16的阴极以及第六电感l6的第二端共接，第十一开关管q11的电流输入端、第十一二极管d11的阴极、第十三开关管q13的电流输入端、第十三二极管d13的阴极、第十五开关管q15的电流输入端以及第十五二极管d15的阴极共接作为交直流变换单元20的第一端的正极与升压降压单元30的第二端的正极连接，第十二开关管q12的电流输入端、第十二二极管d12的阳极、第十四开关管q14的电流输出端、第十四二极管d14的阳极、第十六开关管q16的电流输出端以及第十六二极管d16的阳极共接作为交直流变换单元20的第一端的负极与升压降压单元30的第二端的负极连接。
在本实施例中，第十一开关管q11的控制端、第十二开关管q12的控制端、第十三开关管q13的控制端、第十四开关管q14的控制端、第十五开关管q15的控制端以及第十六开关管q16的控制端分别与交直流变换单元20的控制端连接。
作为本发明一实施例，第一开关管m1、第二开关管m2、第三开关管m3以及第四开关管m4均为n型mos管。具体的，n型mos管的漏极为第一开关管m1、第二开关管m2、第三开关管m3以及第四开关管m4的电流输入端，n型mos管的栅极为第一开关管m1、第二开关管m2、第三开关管m3以及第四开关管m4的控制端，n型mos管的源极为第一开关管m1、第二开关管m2、第三开关管m3以及第四开关管m4的电流输出端。
在本实施中，第一二极管d1、第二二极管d2、第三二极管d3以及第四二极管d4分别为第一开关管m1、第二开关管m2、第三开关管m3以及第四开关管m4的寄生二极管。
作为本发明一实施例，第五开关管m5、第六开关管m6、第七开关管m7、第八开关管m8、第九开关管m9以及第十开关管m10均为n型mos管。具体的，n型mos管的漏极为第五开关管m5、第六开关管m6、第七开关管m7、第八开关管m8、第九开关管m9以及第十开关管m10的电流输入端，n型mos管的栅极为第五开关管m5、第六开关管m6、第七开关管m7、第八开关管m8、第九开关管m9以及第十开关管m10的控制端，n型mos管的源极为第五开关管m5、第六开关管m6、第七开关管m7、第八开关管m8、第九开关管m9以及第十开关管m10的电流输出端。
在本实施中，第五二极管d5、第六二极管d6、第七二极管d7、第八二极管d8、第九二极管d9以及第十二极管d10分别为第五开关管m5、第六开关管m6、第七开关管m7、第八开关管m8、第九开关管m9以及第十开关管m10的寄生二极管。
作为本发明一实施例，第十一开关管q11、第十二开关管q12、第十三开关管q13、第十四开关管q14、第十五开关管q15以及第十六开关管q16均为npn型三极管。具体的，npn型三极管的集电极为第十一开关管q11、第十二开关管q12、第十三开关管q13、第十四开关管q14、第十五开关管q15以及第十六开关管q16的电流输入端，npn型三极管的发射极为第十一开关管q11、第十二开关管q12、第十三开关管q13、第十四开关管q14、第十五开关管q15以及第十六开关管q16的电流输出端，npn型三极管的基极为第十一开关管q11、第十二开关管q12、第十三开关管q13、第十四开关管q14、第十五开关管q15以及第十六开关管q16的控制端。
本发明的另一目的还在于提供一种应用于三相交流电网的双向交直流变换装置，双向交直流变换装置连接于三相交流电网10与多个储能电池60之间，双向交直流变换装置包括如上述任一项所述的双向交直流变换电路。
本发明提供了一种应用于三相交流电网的双向交直流变换电路及装置，在放电过程中，通过谐振隔离单元40将储能电池的低压直流变换成高压直流，并且通过升压降压单元30将输入的直流电压进行升压处理并输出到交直流变换单元20中，交直流变换单元20将输入的直流电流统一转换为交流电流，并输送到三相交流电网中，在充电过程中，将三相交流电信号转换为直流电信号，该直流电信号经过升压降压单元30进行降压后通过谐振隔离单元40对储能电池进行充电，提高了交直流变换系统的电能转换效率，减小了整体体积，降低了制造成本，解决了现有技术中的交直流变换技术方案中出现的开关损耗大、效率低以及成本高的问题。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。