一种双向储能数字变频电源的电路结构制造技术

本发明专利技术公开了一种双向储能数字变频电源的电路结构，包括充电电路与放电电路，充电电路由所述市电、传输端、储能电池依次连接形成；放电电路由所述储能电池、传输端、逆变输出依次连接形成，其中传输端为双向PFC电路与双向变频LLC两级结构组成；在充电过程中，所述双向PFC电路用于提供高压直流母线，所述双向变频LLC两级结构用于隔离降压，并且提供电池恒压和恒流充电过程；通过本发明专利技术的设计，具备结构简单，效率高，控制灵活的优点，在确保满足用户需求的前提下，本发明专利技术兼顾了成本和效率，功率密度更大，数字控制方法灵活，更加适合便携式产品轻巧，易于携带，能够广泛应用于便携式储能产品。能产品。能产品。

【技术实现步骤摘要】
一种双向储能数字变频电源的电路结构


[0001]本专利技术属于便携式储能电源系统
，具体涉及一种双向储能数字变频电源的电路结构。

技术介绍

[0002]作为小型的储能电源设备，便携式储能电源也逐渐有了市场发展的潜力，可拓宽的领域十分广泛，在家庭、办公、企业、剧组、摄影、旅行、消防、医疗、抢险、房车、游艇、通讯、勘探、施工、露营、登山、部队、军旅、学校实验室、卫星研究所、电信基站等众多领域，都可能在未来成为这种产品大力潜在的消费群体和领域。
[0003]现阶段，市场上主流的便携式储能电源主要采用两种电路结构：
[0004]1、单向结构，由一个充电器和一个逆变器共同完成对电池的充电和放电功能，这种结构主要应用于最初的储能产品，当时的双向结构应用不多，而充电器和逆变器都是比较成熟的技术；
[0005]2、双向结构，为三级结构，分别是双向PFC，中间级为双向开环LLC用于隔离降压，第三级为电池充放电电路双向buck
‑
boost，用于完成电池的充放电过程，这种电路结构主要应用于一些高端便携式储能产品上；
[0006]但上述两种结构电路都较为复杂，效率不高，功率密度也无法进一步提升。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于提供一种双向储能数字变频电源的电路结构，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0008]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种双向储能数字变频电源的电路结构，包括充电电路与放电电路，充电电路由所述市电、传输端、储能电池依次连接形成；放电电路由所述储能电池、传输端、逆变输出依次连接形成，其中传输端为双向PFC电路与双向变频LLC两级结构组成；
[0009]在充电过程中，所述双向PFC电路用于提供高压直流母线，所述双向变频LLC两级结构用于隔离降压，并且提供电池恒压和恒流充电过程；
[0010]在放电过程中，所述双向变频LLC两级结构用于提供高压直流母线，所述双向PFC电路用于提供交流逆变输出。
[0011]作为本专利技术中一种优选的技术方案，所述双向变频LLC两级结构的数字控制方法是利用自身的增益曲线，调整自身工作频率来实现储能电池端的恒流和恒压控制。
[0012]作为本专利技术中一种优选的技术方案，还包括数字控制逻辑，在储能电池充电过程采用变频控制，在放电过程采用定频控制。
[0013]作为本专利技术中一种优选的技术方案，所述双向PFC电路形成第一级电路结构，用于实现AC
‑
DC和DC
‑
AC双向转换；所述双向变频LLC两级结构形成第二级电路结构，用于实现电气隔离、高压转低压，以及实现恒流恒压充电功能。
[0014]作为本专利技术中一种优选的技术方案，所述市电与逆变输出端为交流电，且电压为220V。
[0015]作为本专利技术中一种优选的技术方案，在所述双向LLC两级结构升压放电时，电路处于串联谐振状态。
[0016]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0017]通过本专利技术的设计，具备结构简单，效率高，控制灵活的优点，在确保满足用户需求的前提下，本专利技术兼顾了成本和效率，功率密度更大，数字控制方法灵活，更加适合便携式产品轻巧，易于携带，能够广泛应用于便携式储能产品。
附图说明
[0018]图1为本专利技术的双向工作框图；
[0019]图2为本专利技术双向PFC电路与双向变频LLC两级结构电路图；
[0020]图3为本专利技术的降压方向等效电路示意图；
[0021]图4为本专利技术的充电方向的直流特性曲线示意图；
[0022]图5为本专利技术中可利用的增益区域示意图；
[0023]图6为本专利技术中放电过程的等效电路示意图；
[0024]图7为本专利技术中放电过程直流增益曲线示意图。
具体实施方式
[0025]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0026]请参阅图1，本专利技术提供一种技术方案：一种双向储能数字变频电源的电路结构，包括充电电路与放电电路，充电电路由市电、传输端、储能电池依次连接形成；放电电路由储能电池、传输端、逆变输出依次连接形成，其中传输端为双向PFC电路与双向变频LLC两级结构组成；
[0027]在充电过程中，双向PFC电路用于提供高压直流母线，双向变频LLC两级结构用于隔离降压，并且提供电池恒压和恒流充电过程；
[0028]在放电过程中，双向变频LLC两级结构用于提供高压直流母线，双向PFC电路用于提供交流逆变输出；
[0029]双向变频LLC两级结构升压放电时，电路处于串联谐振状态，整个电路效率比较高，但是可调增益范围小，增益曲线无法满足放电调压要求，因此为了同时满足效率和放电压要求，放电时，电路工作在谐振点附近，工作频率保持不变，在定频状态下完成放电功能；具体参照图6，并由此电路得到的传递函数如下：
[0030][0031]其中，式中Lr为谐振电感；
[0032]Cr为谐振电容；
[0033]RL为等效输出电阻；
[0034]由上式可得出图7，储能电池放电阶段，变压器高压侧电压被储能电池电压钳位，谐振腔工作于串联谐振状态，所以最大增益只能为1，由于串联谐振，整个谐振腔的增益无法大于1，当储能电池电压比较低时，存在母线电压无法维持逆变电压输出的情况；
[0035]由此提出的双向储能数字变频电源的数字控制逻辑，能够解决上述问题，数字控制逻辑的主要核心算法是根据母线电压动态情况，调节数字控制芯片发出的PWM，从而动态调节逆变输出电压范围，在保证满足输出功率要求的前提下，同时维持输出电压稳定，数字控制芯片根据母线电压情况调节逆变输出电压范围，存在交流输出电压在一定范围小幅降低的情况，但不会影响到后级用户端负载工作状态，能够满足用户的需求；
[0036]由上述分析，双向储能数字变频电源的数字控制逻辑为充电变频控制，放电定频控制；实现这种比较复杂的控制逻辑只能利用数字控制芯片来完成。而且数字控制在通讯功能，保护功能，数字处理，数字滤波，逻辑控制等很多方面具备算法优势。
[0037]本实施例中，双向变频LLC两级结构的数字控制方法是利用自身的增益曲线，调整自身工作频率来实现储能电池端的恒流和恒压控制。
[0038]本实施例中，还包括数字控制逻辑，在储能电池充电过程采用变频控制，在放电过程采用定频控制。
[0039]本实施例中，双向PFC电路形成第一级电路结构，用于实现AC
‑
DC和DC
‑
AC双向转换；双向变频LLC两级结构形成第二级电路结构，主要功能是通过隔离变压器，实现电气隔离，保证安规特性、通过变压器变比实现高压转低压，以及通过变频控制实现恒流恒本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双向储能数字变频电源的电路结构，包括充电电路与放电电路，其特征在于：充电电路由所述市电、传输端、储能电池依次连接形成；放电电路由所述储能电池、传输端、逆变输出依次连接形成，其中传输端为双向PFC电路与双向变频LLC两级结构组成；在充电过程中，所述双向PFC电路用于提供高压直流母线，所述双向变频LLC两级结构用于隔离降压，并且提供电池恒压和恒流充电过程；在放电过程中，所述双向变频LLC两级结构用于提供高压直流母线，所述双向PFC电路用于提供交流逆变输出。2.根据权利要求1所述的一种双向储能数字变频电源的电路结构，其特征在于：所述双向变频LLC两级结构的数字控制方法是利用自身的增益曲线，调整自身工作频率来实现储能电池端的恒流和恒压控制。3.根据权利要求1所述的一种双向储能...

【专利技术属性】
技术研发人员：董晶晶，
申请(专利权)人：深圳市东辰科技有限公司，
类型：发明
国别省市：