双向逆变电路和双向逆变器的制作方法

本申请涉及电力电子，尤其涉及一种双向逆变电路和双向逆变器。

背景技术：

1、双向逆变电路是一种具有逆变模式和整流模式的电路，具有电路结构简单，调制方法成熟等优点，目前已广泛应用于工业与民用双向逆变器中。

2、传统的双向逆变电路主要包括：直流(dc)电源、交流(ac)电源、直流滤波电路、交流滤波电路和dc/ac变换模块，其中，dc/ac变换模块通常采用高频功率开关管实现，交流滤波电路通常采用滤波电感实现。但是，这种传统的双向逆变电路，功率开关管的开关功耗和滤波电感的体积都比较大。

技术实现思路

1、有鉴于此，本申请提供一种双向逆变电路和双向逆变器，用于减小双向逆变电路的开关功耗和体积。

2、为了实现上述目的，第一方面，本申请实施例提供一种双向逆变电路，包括直流电源、交流电源、直流滤波电路、交流滤波电路和多个双向开关网络；

3、所述直流滤波电路并联在所述直流电源的两端；

4、所述多个双向开关网络包括：第一双向开关网络和第二双向开关网络；

5、所述第一双向开关网络的第一端和第二端、所述第二双向开关网络的第一端和第二端，均并联在所述直流滤波电路的两端；所述第一双向开关网络的第三端和所述第二双向开关网络的第三端分别连接在所述交流滤波电路的两端；

6、每个双向开关网络包括：反相耦合变压器、滤波电感和多个并联的开关桥臂，每个所述开关桥臂的两端均连接在所属双向开关网络的第一端和第二端之间，每个所述开关桥臂的桥臂中点分别与所述反相耦合变压器的一个绕组连接，所述反相耦合变压器的中点通过所述滤波器连接所属双向开关网络的第三端；

7、所述交流滤波电路的两端分别通过功率开关管连接所述直流电源的负极；所述交流电源并联在所述交流滤波电路的两端。

8、作为本申请实施例一种可选的实施方式，所述多个并联的开关桥臂满足如下条件：

9、d>0.5且ф<(1-d)，或者，d<0.5且ф<d；

10、其中，d表示各所述开关桥臂的上桥臂的工作占空比，ф表示各所述开关桥臂之间的工作相位差。

11、作为本申请实施例一种可选的实施方式，所述第一双向开关网络和所述第二双向开关网络均包括多个。

12、作为本申请实施例一种可选的实施方式，每个所述开关桥臂均包括两个串联的功率开关管。

13、作为本申请实施例一种可选的实施方式，所述直流滤波电路包括直流电容，所述直流电容并联在所述直流电源的两端。

14、作为本申请实施例一种可选的实施方式，所述交流滤波电路包括交流电容，所述交流电源并联在所述交流电容的两端。

15、作为本申请实施例一种可选的实施方式，所述交流滤波电路的两端连接的功率开关管均为工频开关管。

16、作为本申请实施例一种可选的实施方式，所述滤波电感为所述反相耦合变压器的等效漏感。

17、第二方面，本申请实施例提供一种双向逆变器，包括如上述任一项所述的双向逆变电路和控制器，所述控制器用于分别对所述双向逆变电路中的直流电源和交流电源进行电压采样，得到第一电压采样信号和第二电压采样信号；对第一双向开关网络的第三端进行电流采样，得到电流采样信号；并根据所述第一电压采样信号、所述第二电压采样信号和所述电流采样信号控制所述双向逆变电路的工作模式。

18、作为本申请实施例一种可选的实施方式，所述控制器包括：第一电压采样电路、第二电压采样电路、电流采样电路、第一比较单元、第二比较单元、选通单元和驱动单元；

19、所述第一电压采样电路与直流滤波电路的第一端连接，用于对所述直流滤波电路的第一端进行电压采样，生成所述第一电压采样信号；

20、所述第二电压采样电路与交流滤波电路的第一端连接，用于对所述交流滤波电路的第一端进行电压采样，生成所述第二电压采样信号；

21、所述电流采样电路与所述第一双向开关网络的第三端连接，用于对所述第一双向开关网络的第三端进行电流采样，生成所述电流采样信号；

22、所述第一比较单元分别与所述第一电压采样电路和所述电流采样电路连接，用于对所述第一电压采样信号和第一参考电压信号进行比较，并根据比较结果和所述电流采样信号生成第一反馈信号；

23、所述第二比较单元分别与所述第二电压采样电路和所述电流采样电路连接，用于对所述第二电压采样信号和第二参考电压信号进行比较，并根据比较结果和所述电流采样信号生成第二反馈信号；

24、所述选通单元分别与所述第一比较单元和所述第二比较单元连接，用于根据所述第一反馈信号和所述第二反馈信号生成控制信号；

25、所述驱动单元分别与所述选通单元、每个双向开关网络的开关桥臂的控制端和每个功率开关管的控制端连接，用于根据所述控制信号向各所述开关桥臂和各所述功率开关管输出驱动信号，以控制所述双向逆变电路的工作模式。

26、本申请实施例提供的技术方案，双向开关网络中反相耦合变压器中点可以实现多电平输出，从而可以降低功率开关管的开关功耗，减小滤波电感的电感量，进而可以减小滤波电感的体积，此外，还可以减小输出谐波，提高电能质量；并且，多个双向开关网络可以实现高功率输出，双向开关网络与交流电源侧的功率开关管相互协作也可以实现双降压效果，从而可以进一步降低开关功耗。

技术特征：

1.一种双向逆变电路，其特征在于，包括：直流电源、交流电源、直流滤波电路、交流滤波电路和多个双向开关网络；

2.根据权利要求1所述的双向逆变电路，其特征在于，所述多个并联的开关桥臂满足如下条件：

3.根据权利要求1所述的双向逆变电路，其特征在于，所述第一双向开关网络和所述第二双向开关网络均包括多个。

4.根据权利要求1所述的双向逆变电路，其特征在于，每个所述开关桥臂均包括两个串联的功率开关管。

5.根据权利要求1所述的双向逆变电路，其特征在于，所述直流滤波电路包括直流电容，所述直流电容并联在所述直流电源的两端。

6.根据权利要求1所述的双向逆变电路，其特征在于，所述交流滤波电路包括交流电容，所述交流电源并联在所述交流电容的两端。

7.根据权利要求1所述的双向逆变电路，其特征在于，所述交流滤波电路的两端连接的功率开关管均为工频开关管。

8.根据权利要求1-7任一项所述的双向逆变电路，其特征在于，所述滤波电感为所述反相耦合变压器的等效漏感。

9.一种双向逆变器，其特征在于，包括：如权利要求1-8任一项所述的双向逆变电路和控制器；所述控制器用于分别对所述双向逆变电路中的直流电源和交流电源进行电压采样，得到第一电压采样信号和第二电压采样信号；对第一双向开关网络的第三端进行电流采样，得到电流采样信号；并根据所述第一电压采样信号、所述第二电压采样信号和所述电流采样信号控制所述双向逆变电路的工作模式。

10.根据权利要求9所述的双向逆变器，其特征在于，所述控制器包括：第一电压采样电路、第二电压采样电路、电流采样电路、第一比较单元、第二比较单元、选通单元和驱动单元；

技术总结
本申请提供一种双向逆变电路和双向逆变器，涉及电力电子技术领域，其中，双向逆变电路包含直流电源、交流电源、直流滤波电路、交流滤波电路和双向开关网络；直流滤波电路并联在直流电源的两端，双向开关网络包括两个双向开关网络，每个双向开关网络的第一端和第二端并联在直流滤波电路两端，两个双向开关网络的第三端连接在交流滤波电路的两端；每个双向开关网络包括反相耦合变压器和多个并联的开关桥臂，每个开关桥臂的桥臂中点分别与反相耦合变压器的一个绕组连接；交流滤波电路的两端分别通过功率开关管连接所述直流电源的负极，交流电源并联在交流滤波电路的两端。本申请提供的技术方案能够减小双向逆变电路的开关功耗和体积。

技术研发人员：胡炎申
受保护的技术使用者：惠州市乐亿通科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12