双向逆变器拓扑制造技术

本发明专利技术属于电力变流领域，公开了一种双向逆变器拓扑，实现直流电与交流电互相转换，可以广泛应用于需要交直流混合电源、储能等系统中。本发明专利技术是在直流端正负极之间串联有斩波开关、储能电感、H型换向整流桥，有升压开关与串联的储能电感和H型换向桥电路并联，H型换向桥的两个桥臂中点与交流端相连。本发明专利技术采用相对简单的拓扑结构实现了直流电交流电直接的双向流动，可以实现整流、逆变、变频、无功控制等。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术属于电力变流领域，公开了一种双向逆变器拓扑，实现直流电与交流电互相转换，可以广泛应用于需要交直流混合电源、储能等系统中。本专利技术是在直流端正负极之间串联有斩波开关、储能电感、H型换向整流桥，有升压开关与串联的储能电感和H型换向桥电路并联，H型换向桥的两个桥臂中点与交流端相连。本专利技术采用相对简单的拓扑结构实现了直流电交流电直接的双向流动，可以实现整流、逆变、变频、无功控制等。【专利说明】双向逆变器拓扑
本专利技术属于电力变流领域，实现直流电与交流电互相转换，可以广泛应用于需要交直流混合电源、储能、电机驱动和制动等系统中。
技术介绍
双向逆变器又称为逆变整流一体机、蓄电池逆变器，广泛应用于新能源储能系统、智能微网系统、新能源充电电站、新能源动力系统中。它的作用是连接交流系统和直流系统，实现两个系统之间的能源转换，即有时需要从直流变换成交流、有时需要从交流变换成直流。针对交流系统，又有单相和三相之分。当前大功率的双向变流器，这里的大功率主要指50KW以上，主要是三相双向变流器；小功率的双向变流器，以单相电为主。双向变流器是相当新兴的需求，当前的产品还有结构复杂、价格高等缺点，需要技术的不断进步满足产业需求。
技术实现思路
本专利技术提出了一种双向逆变器拓扑，创新的实现了高效率、低成本的直流电与单相交流电直接的双向变流，同时还能实现交流无功的控制。本专利技术的技术方案(参照附图)是:直流端正负极之间串联有斩波开关(图中的S5)、储能电感(图1中的LI和图2中的L2)、H型换向整流桥(简称这个H型换向整流桥为H桥)，有升压开关(图中S7)与串联的储能电感和H型换向桥电路并联，H型换向桥的两个桥臂中点与交流端相连；斩波开关S5是双向的，或并联有反向二极管(图中的D5)，或开关管内部集成了反向二极管；升压开关S7是双向的，或并联有反向二极管(D7)，或开关管内部集成了反向二极管；H桥有四个开关管(图中的S1、S2、S3和S4)，H桥中与直流正极侧连接的两个开关管称为为SI和S3，H桥中与直流负极侧连接的两个开关管为S2和S4, SI与S2组成一个桥臂，S3与S4组成一个桥臂；开关管S1、S2、S3和S4是双向的，或并联有反向二极管(图中的D1、D2、D3和D4)，或开关管内部集成了反向二极管；在H桥两个桥臂中点之间连接电容C3，或在H桥的直流侧并联电容C2，电容C2和电容C3至少有一个，或者两个都有；斩波开关和储能电感可以位于直流输入输出端同一侧(如图1所示)，也可以位于直流输入输出端的不同极性侧；H桥的两个桥臂中点连接交流输入输出端，当然实际应用中可能还要增加EMC滤波电路、隔离变压器等；在直流输入输出端并联电容Cl。本专利技术的有益效果是:用简单的拓扑电路实现了功率的双向变换，可以把直流电逆变为交流电，也可以把交流电变换为直流电，比当前类似的方案成本低很多。本专利技术的拓扑在实现有功功率变换的同时可以实现功率因数的调整，控制无功功率的流向。采用本专利技术可是实现变频的四象限运行，方便实现电机的变频驱动和制动。【专利附图】【附图说明】本说明书有四个附图:图1，双向逆变器拓扑示意图一，斩波开关与储能电感在直流端同一侧；图2，双向逆变器拓扑示意图二，斩波开关与储能电感在直流端不同极性侧；图3，功率从直流侧流向交流侧的工作示意图；图4，功率从交流侧流向直流侧的工作示意图；【具体实施方式】图3、图4是使用本专利技术的双向逆变器拓扑的工作示意图。图3所示的是功率从直流侧流向交流侧的工作原理:这时开关S5处于高频斩波开关状态；当S5处于开通状态时，对储能电感LI充电，S7和D7处于关断状态；当S5处于关断状态时，储能电感LI的电流通过D7或者S7续流；H换向桥处于工频开关状态，对LI的电流进行换向，实现交流输出的极性变换；储能电感LI的电流可以采用二极管续流方式，即续流电流从二极管D7流过，也可以采用同步续流方式，即续流电流从开关S7 ;二极管续流的方式，续流不需要控制，所以控制策略简单，同步续流的方式控制较为复杂，同时需要开关管S7为双向，但在合理的设计下可以实现更高的效率；通过控制S5的高频斩波的占空比控制交流侧输出的电压幅值变化；通过控制H桥，控制交流输出的极性。图4所示的是功率从交流侧流向直流侧的工作原理:这时升压开关(图4中的S7)处于高频升压开关状态；当S7开通时对储能电感LI进行充电，S5、D5处于关断状态，当S7关断时电感LI的电流通过S5或D5续流，向直流侧输电；相应的电感LI的电流续流也有两种方式，二极管续流方式和同步续流方式，二极管续流方式需要在S5上并联续流二极管，但控制比较简单，同步续流方式控制较复杂，同时需要开关管S5是双向的，但在设计合理的情况下可以实现更高的效率桥作为整流桥使用，也有两种方式，同步整流和二极管整流；通过控制升压开关S7的高频开关占空比控制直流侧的输出电压幅值和功率。上述两种功率的流动方向控制通过控制时序实现动态的变化，从而实现功率的灵活控制，实现逆变、整流、变频、无功控制等，广泛应用于储能、交直流混合系统等中。【权利要求】1.双向逆变器拓扑，实现直流电与交流电互相转换，其特征在于直流端正负极之间串联有斩波开关、储能电感、H型换向整流桥，有升压开关与串联的储能电感和H型换向桥电路并联，H型换向桥的两个桥臂中点与交流端相连。2.根据权利要求1所述的双向逆变器拓扑，其特征在于所述的斩波开关是双向的，或者并联有反向二极管，或内部内部集成了反向二极管。3.根据权利要求1所述的双向逆变器拓扑，其特征在于所述的升压开关S7是双向的，或并联有反向二极管，或开关管内部集成了反向二极管。4.根据权利要求1所述的双向逆变器拓扑，其特征在于所述的H型换向桥有四个开关管(S1、S2、S3和S4)，其中与直流正极侧连接的两个开关管称为为SI和S3，H桥中与直流负极侧连接的两个开关管为S2和S4，SI与S2组成一个桥臂，S3与S4组成一个桥臂。5.根据权利要求1和权力要求4所述的双向逆变器拓扑，其特征在于所述的开关管S1、S2、S3和S4是双向的，或并联有反向二极管，或开关管内部集成了反向二极管。6.根据权利要求1所述的双向逆变器拓扑，其特征在于在H桥两个桥臂中点之间连接电容C3，或在H桥的直流侧并联电容C2，电容C2和电容C3至少有一个，或者两个都有。7.根据权利要求1所述的双向逆变器拓扑，其特征在于斩波开关和储能电感可以位于直流输入输出端同一侧，也可以位于直流输入输出端的不同极性侧。【文档编号】H02M7/72GK103888014SQ201210592441【公开日】2014年6月25日 申请日期:2012年12月21日 优先权日:2012年12月21日 【专利技术者】张永 申请人:丰郅(上海)新能源科技有限公司本文档来自技高网...

【技术保护点】
双向逆变器拓扑，实现直流电与交流电互相转换，其特征在于直流端正负极之间串联有斩波开关、储能电感、H型换向整流桥，有升压开关与串联的储能电感和H型换向桥电路并联，H型换向桥的两个桥臂中点与交流端相连。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张永，
申请(专利权)人：丰郅上海新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31