一种双向电路及逆变器的制作方法

一种双向电路及逆变器
【技术领域】
1.本实用新型涉及电子电路技术领域，特别是涉及一种双向电路及逆变器。


背景技术：

2.逆变器是把直流电能转变成定频定压或调频调压交流电的转换器，由逆变桥、控制逻辑和滤波电路组成。现阶段常见的逆变器，是通过铅酸电池升压后，再全桥逆变或者半桥逆变输出。当需要对电池充电时，需要另外增加充电电路。而充电模块和逆变模块的分开，会使成本变高，并且在需要快速充电的场景下，还存在散热性能差的问题，或者，处于全桥逆变状态，但功率管工作在硬开关状态，最后导致功率管的损耗变大。


技术实现要素：

3.本实用新型实施例提供一种双向电路及其系统，能够改善相关技术中充放电电路的成本高、损耗大和散热性能差的技术问题。
4.本实用新型实施例为改善上述技术问题提供了如下技术方案：
5.在第一方面，本实用新型实施例提供一种双向电路，所述双向电路包括：电池模组、储能模块、双向转换模块、逆变模块和控制模块；
6.所述双向转换模块的第一端与所述电池模组连接，所述双向转换模块的第二端与所述储能模块连接，所述储能模块与所述逆变模块相连，所述控制模块分别与所述双向转换模块及所述逆变模块连接；
7.在所述双向电路放电的情况下，所述逆变模块还用于与负载连接；所述控制模块用于控制所述双向转换模块用于将所述电池模组中输出的第一电流信号转换为第二电流信号，并通过所述储能模块输出所述第二电流信号至所述逆变模块；所述控制模块还用于控制所述逆变模块将接收到的所述第二电流信号逆变为第三电流信号，并输出所述第三电流信号至所述负载，以使所述电池模组对所述负载进行放电；
8.在所述双向电路充电的情况下，所述逆变模块还用于与外部电源连接；所述控制模块用于控制所述逆变模块将接收的所述第三电流信号逆变为所述第二电流信号，并通过所述储能模块输出所述第二电流信号至所述双向转换模块；所述控制模块还用于控制所述双向转换模块将接收到的所述第二电流信号转换为所述第一电流信号，并输出所述第一电流信号至所述电池模组，以使所述外部电源对所述电池模组进行充电。
9.可选的，所述双向转换模块包括第一转换单元、升降压单元和第二转换单元；
10.所述第一转换单元的一端和所述电池模组相连，所述第一转换单元的第二端和所述升降压单元相连，所述第一转换单元还与所述控制模块连接，在所述放电情况下，所述控制模块控制所述第一转换单元形成桥式逆变电路，以使所述第一转换单元将所述电池模组中的所述第一电流信号转换成交流电并输入到升降压单元中，在所述充电情况下，所述控制模块控制所述第一转换单元形成整流电路，以使所述第一转换单元将所述交流电转换成所述第一电流信号并存储到所述电池模组中，其中，所述第一电流信号为直流电；
11.所述升降压单元的第二端和所述第二转换单元的第一端相连，所述升降压单元用于在所述放电情况下，将所述交流电进行升压处理，在所述充电情况下，将所述交流电进行降压处理；
12.所述第二转换单元一端的第二端和所述储能模块相连，所述第二转换单元还与所述控制模块连接，在所述放电情况下，所述控制模块控制所述第二转换单元形成整流电路，以使所述第二转换单元将所述升压后的交流电转换成所述第二电流信号并存储到所述储能模块中，在所述充电情况下，所述控制模块控制所述第二转换单元形成桥式逆变电路，将所述储能模块中的所述第二电流信号转换为交流电并输入到升降压单元中，其中，所述第一电流信号为直流电。
13.可选的，所述第一转换单元包括第一功率管、第二功率管、第三功率管和第四功率管；
14.所述第一功率管的第一端连接所述电池模组的第一端，所述第一功率管的第二端和所述升降压单元的第一端相连，所述第一功率管的控制端与所述控制模块连接，所述第二功率管的第一端和所述升降压单元的第一端相连，所述第二功率管的第二端和所述电池模组的第二端相连，所述第二功率管的控制端与所述控制模块连接，所述第三功率管的第一端连接所述电池模组的第一端，所述第三功率管的第二端和所述升降压单元的第二端相连，所述第三功率管的控制端与所述控制模块连接，所述第四功率管的第一端连接所述电池模组的第二端，所述第四功率管的第二端和所述升降压单元的第二端相连，所述第四功率管的控制端与所述控制模块连接；
15.其中，所述电池模组的第一端为正极接入端，所述电池模组的第二端为负极接入端。
16.可选的，所述第二转换单元还包括第五功率管、第六功率管、第七功率管和第八功率管；
17.所述第五功率管的第一端和所述储能模块的第一端相连，所述第五功率管的第二端和所述升降压单元的第一端相连，所述第五功率管的控制端与所述控制模块连接，所述第六功率管的第一端和所述储能模块的第一端相连，所述第六功率管的第二端和所述升降压单元的第二端相连，所述第六功率管的控制端与所述控制模块连接，所述第七功率管的第一端和所述储能模块的第二端相连，所述第七功率管的第二端和所述升降压单元的第一端相连，所述第七功率管的控制端与所述控制模块连接，所述第八功率管的第一端和所述储能模块的第二端相连，所述第八功率管的第二端和所述升降压单元的第二端相连，所述第八功率管的控制端与所述控制模块连接，其中，所述储能模块为第二电容。
18.可选的，所述升降压单元包括变压器和第一电容；
19.所述变压器的第一输入端分别和所述第三功率管、所述第四功率管相连，所述变压器的第二输入端和所述第一功率管、所述第二功率管相连，所述变压器的第一输出端和所述第一电容的第一端相连，所述变压器的第二输出端和所述第六功率管、所述第八功率管相连；
20.所述第一电容的第二端和所述第五功率管、所述第七功率管相连。
21.可选的，所述储能模块为第二电容，所述第二电容的第一端连接所述双向转换模块，所述第二电容的第二端连接所述逆变模块，所述第二电容用于储存输出的电流并滤除
所述电流中的噪点。
22.可选的，所述逆变模块包括全桥逆变单元和滤波单元；
23.所述全桥逆变单元分别与一所述储能模块和所述滤波单元相连，所述全桥逆变单元还与所述控制模块连接，在所述放电情况下，所述控制模块用于控制所述全桥逆变单元将所述第二电流信号转换成所述第三电流信号，在所述充电情况下，所述控制模块用于控制所述全桥逆变单元用于将所述外部电源提供外接的所述第三电流信号转换成所述第二电流信号，其中，所述第三电流信号为交流电；
24.所述滤波单元和所述全桥逆变单元相连，所述滤波单元用于滤除交流电中的噪点。
25.可选的，所述滤波单元包括电感和第三电容；
26.所述电感的第二端和所述第三电容的第一端相连，所述电感的第一端和所述全桥逆变单元相连，所述第三电容的第二端和所述全桥逆变单元相连。
27.可选的，所述全桥逆变单元包括第九功率管、第十功率管、第十一功率管和第十二功率管；
28.所述第九功率管的第一端和所述第二电容的第一端相连，所述第九功率管的第二端和所述第三电容的第二端相连，所述第九功率管的控制端与所述控制模块连接，所述第十功率管的第一端和所述第二电容的第一端相连，所述第十功率管的第二端和所述电感的第一端相连，所述第十功率管的控制端与所述控制模块连接，所述第十一功率管的第一端和所述第二电容的第二端相连，所述第十一功率管的第二端和所述第三电容的第二端相连，所述第十一功率管的控制端与所述控制模块连接，所述第十二功率管的第一端和所述第二电容的第二端相连，所述第十二功率管的第二端和所述电感的第一端相连，所述第十二功率管的控制端与所述控制模块连接。
29.第二方面，本实用新型实施例提供一种逆变器，包括如第一方面所述的双向电路。
30.本实用新型实施例的有益效果包括：区别于现有技术，本实用新型提供一种双向电路及逆变器，包括电池模组、储能模块、双向转换模块、逆变模块和控制模块，所述双向转换模块分别与所述电池模组和所述储能模块连接，所述储能模块与所述逆变模块相连，所述控制模块分别与所述双向转换模块和所述逆变模块相连接，在所述双向电路放电的情况下，所述逆变模块还用于与负载连接，所述控制模块用于控制所述双向转换模块将所述电池模组的第一电流信号转换为第二电流信号并存储在储能模块中，所述控制模块还用于控制所述逆变模块将所述第二电流信号逆变为第三电流信号，以使所述电池模组对所述负载进行放电，在所述充电的情况下，所述逆变模块还用于与外部电源连接，所述控制模块用于控制所述逆变模块将第三电流信号转换成第二电流信号并存储在所述储能模块中，所述控制模块还用于控制所述双向转换模块将所述第二电流信号转换成第一电流信号，以使所述外部电源对所述电池模组进行充电，通过上述方式，节约了电路工作时的成本，降低了工作损耗并且提高了电路的散热性能。
【附图说明】
31.一个或多个实施例中通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件/模块和步骤表示为
类似的元件/模块和步骤，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。
32.图1是本实用新型实施例提供的一种双向电路的结构框图；
33.图2是本实用新型实施例提供的一种双向电路中双向转换电路的结构框图；
34.图3是本实用新型实施例提供的一种双向电路中双向转换电路的第一转换单元的电路示意图；
35.图4是本实用新型实施例提供的一种双向电路中双向转换电路的第二转换单元的电路示意图；
36.图5是本实用新型实施例提供的一种双向电路中双向转换电路的电路结构示意图；
37.图6是本实用新型实施例提供的一种双向电路中逆变模块的结构框图；
38.图7是本实用新型实施例提供的一种双向电路中逆变模块的电路结构示意图。
【具体实施方式】
39.下面结合具体实施例对本实用新型进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本实用新型，但不以任何形式限制本实用新型。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本实用新型的保护范围。
40.为了便于理解本技术，下面结合附图和具体实施例，对本技术进行更详细的说明。除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本技术的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是用于限制本技术。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
41.需要说明的是，如果不冲突，本实用新型实施例中的各个特征可以相互结合，均在本技术的保护范围之内。另外，虽然在装置示意图中进行了功能模块划分，但是在某些情况下，可以以不同于装置中的模块划分。此外，本文所采用的“第一”、“第二”等字样并不对数据和执行次序进行限定，仅是对功能和作用基本相同的相同项或相似项进行区分。
42.请参阅图1，图1为本实用新型实施例提供一种双向电路的结构示意图。如图1所述，所述双向电路1包括电池模组11、双向转换模块 13、储能模块12、逆变模块14和控制模块15。
43.所述电池模组11和所述双向转换电路13连接，所述电池模组11 由铅酸或者锂离子电芯组成，所述电池模组11的第一端为正极端，所述电池模组11的第二端为负极端，所述电池模组11包括充电和放电两种模式。
44.所述控制模块15分别与双向转换电路13和所述逆变模块14相连接，所述控制模块15用于控制功率管的工作。在所述双向电路1放电的情况下，所述控制模块15控制所述双向转换模块13将所述电池模组11中输出的第一电流信号转换为第二电流信号，并控制所述逆变模块 14将接收到的所述第二电流信号逆变为第三电流信号。在所述双向电路 1充电的情况下，所述控制模块15控制所述逆变模块14将接收的所述第三电流信号逆变为所述第二电流信号，并控制所述双向转换模块13 将接收到所述第二电流信号转换为所述第一电流信号。
45.所述双向转换电路13的第二端和所述储能模块12连接，所述双向转换电路13在所述双向电路1放电的情况下，将所述电池模组11中的第一电流信号转换成第二电流信号输出，以给所述电池模组11放电，在充电情况下，所述双向转换电路13用于将所述储能模块12中的第二电流信号转换成第一电流信号以给所述电池模组11充电。
46.所述储能模块12的第一端和所述双向转换电路13相连，所述储能模块12的第二端和所述逆变模块14相连，所述储能模块12用于在所述放电情况下，储存所述双向转换电路13输出的第二电流信号并对所述第二电流信号进行滤波处理，在所述充电情况下，存储所述逆变模块 14输出的第二电流信号并对所述第二电流信号进行滤波处理，其中，所述储能模块12为第二电容c2。
47.所述逆变模块14与所述储能模块12连接，在所述双向电路1放电的情况下，所述逆变模块14还用于与负载连接，获取所述储能模块12 中的第二电流信号，将所述第二电流信号逆变成所述第三电流信号，并将所述第三电流信号至所述负载，在所述充电情况下，所述逆变模块14 还用于与外部电源连接，所述逆变模块14将第三电流信号转换成第二电流信号并输出到所述储能模块12中。
48.其中，所述第一电流信号和所述第二电流信号均为直流电信号，所述第三电流信号为外部电源提供的交流电信号。
49.请参阅图2，图2是本实用新型实施例提供的一种双向电路中双向转换电路的结构框图，如图2所示，所述双向转换电路13包括第一转换单元131、升降压单元132和第二转换单元133。
50.所述第一转换单元131的第一端和所述电池模组11相连，所述第一转换单元131的第二端和所述升降压单元132相连，所述第一转换单元131还与所述控制模块15连接，在所述双向电路1放电的情况下，所述控制模块15控制所述第一转换单元131形成桥式逆变电路，将所述电池模组11中的第一电流信号转换成第一交流电并输出给所述升降压单元132，在所述充电情况下，所述控制模块15控制所述第一转换单元131形成整流电路，将所述升降压单元132输出的第一交流电转换成第一电流信号，以给所述电池模组11充电。
51.所述升降压单元132的第二端和所述第二转换单元133相连，在所述双向电路1放电情况下，所述升降压单元132用于将所述第一转换单元131输出的第一交流电进行升压处理，输出第二交流电到所述第二转换单元133，在所述充电情况下，所述升降压单元132用于将所述第二转换单元133输出的第二交流电进行降压处理，输出第一交流电到所述第一转换单元131。
52.所述第二转换单元133的第二端和所述储能模块12连接，所述第二转换单元133还与所述控制模块15连接，在所述双向电路1放电的情况下，所述控制单元14控制所述第二转换单元133形成整流电路，将所述升降压单元132输出的第二交流电转换成第二电流信号并输出到所述储能模块12，在所述充电情况下，所述控制模块15控制所述第二转换单元133形成桥式逆变电路，将所述储能模块12中的第二电流信号转换成第二交流电，最后将所述第二交流电输出到所述升降压单元 132中。
53.其中，所述第一交流电包括电压低的交流电，第二交流电包括电压高的交流电。
54.在一实施方式中，所述桥式逆变电路为全桥逆变电路，所述全桥逆变电路是将直流电转换为交流电，在另一实施方式中，所述桥式逆变电路为半桥逆变电路。具体的，可以
根据用户不同需求选择采用全桥逆变电路或半桥逆变电路。
55.在一个实施方式中，所述整流电路为全桥整流电路，所述全桥整流电路是将交流电转换为直流电。在另一实施方式中，所述整流电路为半桥整流电路。具体的，可以根据用户不同需求进行选择全桥整流电路或者半桥整流电路。
56.具体的，所述第一转换单元131包括第一功率管q1、第二功率管q2、第三功率管q3和第四功率管q4，请参阅图3，图3是本实用新型实施例提供的第一转换单元的电路示意图。
57.所述第一功率管q1的第一端连接所述电池模组11的正极端，所述第一功率管q1的第二端和所述升降压单元132的第一端相连，所述第一功率管q1的控制端与所述控制模块15连接，所述第二功率管q2的第一端和所述升降压单元132的第一端相连，所述第二功率管q2的第二端和所述电池模组11的负极端相连，所述第二功率管q2的控制端与所述控制模块15连接，所述第三功率管q3的第一端连接所述电池模组 11的正极端，所述第三功率管q3的第二端和所述升降压单元132的第二端相连，所述第三功率管q3的控制端与所述控制模块15连接，所述第四功率管q4的一端连接所述电池模组11的负极端，所述第四功率管 q4的第二端和所述升降压单元132的第二端相连，所述第四功率管q4 的控制端与控制模块15连接。
58.请参阅图4，图4是本实用新型实施例提供的第二转换单元的电路示意图，如图4所述，所述第二转换单元133包括第五功率管q5、第六功率管q6、第七功率管q7和第八功率管q8。
59.所述第五功率管q5的第一端和所述第二电容c2的第一端相连，所述第五功率管q5的第二端和所述升降压单元132的第一端相连，所述第五功率管q5的控制端与所述控制模块15连接，所述第六功率管q6 的第一端和所述第二电容c2的第一端相连，所述第六功率管q6的第二端和所述升降压单元132的第二端相连，所述第六功率管q6的控制端与所述控制模块15连接，所述第七功率管q7的第一端和所述第二电容 c2的第二端相连，所述第七功率管q7的第二端和所述升降压单元132 的第一端相连，所述第七功率管q7的控制端与所述控制模块15连接，所述第八功率管q8的第一端和所述第二电容c2的第二端相连，所述第八功率管q8的第二端和所述升降压单元132的第二端相连，所述第八功率管q8的控制端与所述控制模块15连接。
60.请参阅图5，图5是本实用新型实施例提供的一种双向电路中双向转换电路的电路结构示意图，所述升降压单元132包括变压器t和第一电容c1，所述变压器t的第一输入端分别和所述第三功率管q3、所述第四功率管q4相连，所述变压器t的第二输入端和所述第一功率管q1、所述第二功率管q2相连，所述变压器t的第一输出端和所述第一电容 c1的第一端相连，所述变压器t的第二输出端和所述第六功率管q6、所述第八功率管q8相连，所述第一电容c1的第二端和所述第五功率管 q5、所述第七功率管q7相连。
61.具体的，在所述双向电路1放电的情况下，所述第一功率管q1、所述第二功率管q2、所述第三功率管q3和所述第四功率管q4组成全桥逆变电路，所述第五功率管q5、所述第六功率管q6、所述第七功率管q7和所述第八功率管q8组成全桥整流电路，所述全桥逆变电路将所述电池模组11中的直流电转换成交流电输出，所述交流电通过所述变压器t和所述第一电容c1升压，升压后的交流电通过所述全桥整流电路整流，输出直流电到所述第二电容c2中，在所述充电情况下，所述第一功率管q1、所述第二功率管q2、所述第三功率管q3和所
述第四功率管q4组成全桥整流电路，所述第五功率管q5、所述第六功率管 q6、所述第七功率管q7和所述第八功率管q8组成全桥逆变电路，所述全桥逆变电路将所述第二电容c2中的直流电转换成交流电输出，所述变压器t和所述第一电容c1将所述交流电进行降压，所述全桥整流电路将所述降压后的交流电整流，输出直流电到所述电池模组11中。
62.请参阅图6，图6是本实用新型实施例提供的一种双向电路中逆变模块的结构框图，如图6所示，所述逆变模块14包括全桥逆变单元141 和滤波单元142。
63.所述全桥逆变单元141的一端和所述储能模块12连接，所述全桥逆变单元141的第二端和所述滤波单元142连接，所述全桥逆变单元141 还与所述控制模块15连接，在所述放电情况下，所述控制模块15控制所述全桥逆变单元141将所述储能模块12中的直流电转变为交流电到所述滤波单元142，在所述充电情况下，所述控制模块15控制所述全桥逆变单元141获取所述滤波单元142输出的交流电，通过全桥逆变单元将所述交流电转换成直流电输出到所述储能模块12中。
64.所述滤波单元142和所述全桥逆变单元141连接，在所述放电情况下，所述滤波单元142将所述全桥逆变单元141输出的交流电进行滤波，去除所述交流电中的噪点，在所述充电情况下，所述滤波单元142通过滤除交流电中的噪点，然后将所述交流电输出到所述全桥逆变单元141 中。其中，在所述放电情况下，输出的交流电可提供给负载使用，所述负载包括冰箱、空调、电脑等需要使用交流电的产品，在所述充电情况下，输入的交流电为外部电源提供的交流电，所述外部电源提供的交流电可以是市区交流电。
65.具体的，请参阅图7，图7是本实用新型实施例提供的一种双向电路中逆变模块的电路结构示意图，如图7所示，所述全桥逆变单元141 包括第九功率管q9、第十功率管q10、第十一功率管q11和第十二功率管q12，所述滤波单元142包括电感l和第三电容c3。
66.所述第九功率管q9的第一端和所述第二电容c2的第一端相连，所述第九功率管q9的第二端和所述第三电容c3的第二端相连，所述第九功率管q9的控制端与所述控制模块15连接，所述第十功率管q10的第一端和所述第二电容c2的第一端相连，所述第十功率管q10的第二端和所述电感l的第一端相连，所述第十功率管q10的控制端与所述控制模块15连接，所述第十一功率管q11的一端和所述第二电容c2的第二端相连，所述第十一功率管q11的第二端和所述第三电容c3的第二端相连，所述第十一功率管q11的控制端与所述控制模块15连接，所述第十二功率管q12的一端和所述第二电容c2的第二端相连，所述第十二功率管q12的第二端和所述电感l的第一端相连，所述第十二功率管 q12的控制端与所述控制模块15连接，所述电感l的第二端和所述第三电容c3的第一端相连。
67.本实用新型提供一种双向电路，包括电池模组、储能模块、双向转换模块、逆变模块和控制模块，所述双向转换模块分别与所述电池模组和所述储能模块连接，所述储能模块与所述逆变模块相连，所述控制模块分别与所述双向转换模块和所述逆变模块相连接，在所述双向电路放电的情况下，所述逆变模块还用于与负载连接，所述控制模块用于控制所述双向转换模块将所述电池模组的第一电流信号转换为第二电流信号并存储在储能模块中，所述控制模块还用于控制所述逆变模块将所述第二电流信号逆变为第三电流信号，以使所述电池模组对所述负载进行放电，在所述充电的情况下，所述逆变模块还用于与外部电源连接，所述控制模块用于控制所述逆变模块将第三电流信号转换成第二电流信号并存储在所述储能模块中，所述控制模块还用于控制所述双向转换模块将所述第二电流信号
转换成第一电流信号至所述电池模组，以使所述外部电源对所述电池模组进行充电，通过上述方式，节约了电路工作时的成本，降低了工作损耗并且提高了电路的散热性能。
68.第二方面，本实用新型实施例还提供一种逆变器，所述逆变器包括如上所述实施例的双向电路。所述逆变器不仅能提高电路的稳定性，而且还能使功率管工作在软开关的状态下，这样，可以消除开关过程中电压、电流的重叠，从而减小开关的损耗。
69.需要说明的是，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。
70.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；在本实用新型的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本实用新型的不同方面的许多其它变化，为了简明，它们没有在细节中提供；尽管参照前述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技术各实施例技术方案的范围。