一种双向DC-AC变换器制造技术

本发明专利技术公开了一种双向DC

【技术实现步骤摘要】
一种双向DC
‑
AC变换器


[0001]本专利技术涉及电流换
，尤其公开了一种可广泛应用于光伏发电、储能电站、蓄电池充放电等需要直流/交流电能双向流动的领域，在不同工况下，实现直流电能向交流电能的正向转换，以及交流电能向直流电能的反向转换的双向DC
‑
AC变换器。

技术介绍

[0002]DC
‑
AC变换器实现直流（Directed Current，DC）到交流（Alternating Current，AC）的逆变变换；AC
‑
DC变换器实现交流（Alternating Current，AC）到直流（Directed Current, DC）的整流变换。反向并联的单向DC
‑
AC变换器与AC
‑
DC变换器可实现双向DC
‑
AC变换，但变换器效率、体积、成本、控制复杂度与控制效果等均不理想，尤其是交流并网性能受限。
[0003]现有技术存在的不足：（1）传统DC
‑
AC变换器或AC
‑
DC变换器只能实现单向变换，当用传统DC
‑
AC变换器和AC
‑
DC变换器并联实现双向DC
‑
AC变换功能时，两套系统分时工作，系统所用元器件数量多，特别是功率器件多，导致成本高、体积大、性价比不高。
[0004]（2）传统DC
‑
AC变换器工作频率相对较低，需要的感性器件和容性器件的容量大，导致设备体积大，变换器功率密度不高。
[0005]（3）传统DC
‑
AC变换器的工作频率相对较低，感性器件参数较大，逐周期储能量较大，能量控制粒度不够精细，变换器输出精度难以提高，且动态电路的时间常数大，达到较高控制指标时的控制算法复杂。
[0006]（4）传统DC
‑
AC变换器由于开关周期相对较大，软开关的精确实现难度大，导致功率开关管的开关损耗大，限制了变换器效率的提高。
[0007]（5）传统DC
‑
AC变换器的逆变桥在进一步提高开关管工作频率时，同桥臂开关管易发生直通而导致损毁元器件。
[0008]因此，现有DC
‑
AC变换器或AC
‑
DC变换器只能实现单向变换，是目前亟待解决的技术问题。

技术实现思路

[0009]本专利技术提供了一种双向DC
‑
AC变换器，旨在解决现有DC
‑
AC变换器或AC
‑
DC变换器只能实现单向变换的技术问题。
[0010]本专利技术涉及一种双向DC
‑
AC变换器，包括DC
‑
脉动DC双向变换主电路、脉动DC
‑
AC双向变换主电路、第一调节电路、第二调节电路、第三调节电路、第一PWM电路、第二PWM电路、第三PWM电路、第一驱动电路、第二驱动电路、第三驱动电路和数字控制电路，DC
‑
脉动DC双向变换主电路与脉动DC
‑
AC双向变换主电路之间通过两级级联的中间端口相连接；DC
‑
脉动DC双向变换主电路分别与第一调节电路、第一PWM电路、第一驱动电路、第二调节电路、第二PWM电路和第二驱动电路相连接；脉动DC
‑
AC双向变换主电路分别与第三调节电路、第三PWM
电路和第三驱动电路相连接；数字控制电路分别与DC
‑
脉动DC双向变换主电路、脉动DC
‑
AC双向变换主电路、第一调节电路、第二调节电路、第三调节电路、第一PWM电路、第二PWM电路、第三PWM电路、第一驱动电路、第二驱动电路和第三驱动电路相连接；DC
‑
脉动DC双向变换主电路的自由端为第一端口，脉动DC
‑
AC双向变换主电路的自由端为第二端口；当正向DC
‑
AC变换时，则第一端口作为直流输入端口，中间端口作为中间脉动直流端口，第二端口作为交流输出端口；当反向DC
‑
AC变换时，第二端口作为交流输入端口，则中间端口作为中间脉动直流端口，第一端口作为直流输出端口；DC
‑
脉动DC双向变换主电路用于完成直流与脉动直流间的双向功率变换；脉动DC
‑
AC双向变换主电路用于完成脉动直流与交流间的双向功率变换；第一调节电路用于完成DC
‑
脉动DC正向变换控制时的信号调理和保护信号形成；第一PWM电路用于完成DC
‑
脉动DC正向变换时的PWM控制脉冲的形成；第一驱动电路用于完成DC
‑
脉动DC正向变换时的开关管驱动；第二调节电路用于完成DC
‑
脉动DC反向变换控制时的信号调理和保护信号形成；第二PWM电路用于完成DC
‑
脉动DC反向变换时的PWM控制脉冲的形成；第二驱动电路用于完成DC
‑
脉动DC反向变换时的开关管驱动；第三调节电路用于完成脉动DC
‑
AC正向变换控制时的信号调理和保护信号形成；第三PWM电路用于完成脉动DC
‑
AC正向变换时的PWM控制脉冲的形成；第三驱动电路用于完成脉动DC
‑
AC正向变换时的开关管驱动；数字控制电路用于作为双向DC
‑
AC变换器的综合控制单元。
[0011]进一步地，DC
‑
脉动DC双向变换主电路包括第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第一高频整流二极管、第二高频整流二极管、第三高频整流二极管、第四高频整流二极管、第一高频滤波电感、第二高频滤波电感、第三高频滤波电感、第四高频滤波电感、第一高频缓冲吸收电路、第二高频缓冲吸收电路、第三高频缓冲吸收电路、第四高频缓冲吸收电路和高频功率变压器，第一开关管、第一高频整流二极管、第一高频滤波电感和第一高频缓冲吸收电路互联后与高频功率变压器的1
‑
2绕组相连接；第二开关管、第二高频整流二极管、第二高频滤波电感和第二高频缓冲吸收电路互联后与高频功率变压器的2
‑
3绕组相连接；第三开关管、第三高频整流二极管、第三高频滤波电感和第三高频缓冲吸收电路互联后与高频功率变压器的13
‑
14绕组相连接；第四开关管、第四高频整流二极管、第四高频滤波电感和第四高频缓冲吸收电路互联后与高频功率变压器的12
‑
13绕组相连接。
[0012]进一步地，脉动DC
‑
AC双向变换主电路包括第五开关管、第六开关管、第七开关管、第八开关管、第五高频整流二极管、第六高频整流二极管、第七高频整流二极管、第八高频整流二极管、第五高频缓冲吸收电路、第六高频缓冲吸收电路、第七高频缓冲吸收电路、第八高频缓冲吸收电路、工频电流互感器、第一电气隔离光耦和第二电气隔离光本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双向DC
‑
AC变换器，其特征在于，包括DC
‑
脉动DC双向变换主电路（10）、脉动DC
‑
AC双向变换主电路（20）、第一调节电路（31）、第二调节电路（32）、第三调节电路（33）、第一PWM电路（41）、第二PWM电路（42）、第三PWM电路（43）、第一驱动电路（51）、第二驱动电路（52）、第三驱动电路（53）和数字控制电路（60），所述DC
‑
脉动DC双向变换主电路（10）与所述脉动DC
‑
AC双向变换主电路（20）之间通过两级级联的中间端口相连接；所述DC
‑
脉动DC双向变换主电路（10）分别与所述第一调节电路（31）、所述第一PWM电路（41）、所述第一驱动电路（51）、所述第二调节电路（32）、所述第二PWM电路（42）和所述第二驱动电路（52）相连接；所述脉动DC
‑
AC双向变换主电路（20）分别与所述第三调节电路（33）、所述第三PWM电路（43）和所述第三驱动电路（53）相连接；所述数字控制电路（60）分别与所述DC
‑
脉动DC双向变换主电路（10）、所述脉动DC
‑
AC双向变换主电路（20）、所述第一调节电路（31）、所述第二调节电路（32）、所述第三调节电路（33）、所述第一PWM电路（41）、所述第二PWM电路（42）、所述第三PWM电路（43）、所述第一驱动电路（51）、所述第二驱动电路（52）和所述第三驱动电路（53）相连接；所述DC
‑
脉动DC双向变换主电路（10）的自由端为第一端口，所述脉动DC
‑
AC双向变换主电路（20）的自由端为第二端口；当正向DC
‑
AC变换时，则所述第一端口作为直流输入端口，所述中间端口作为中间脉动直流端口，所述第二端口作为交流输出端口；当反向DC
‑
AC变换时，所述第二端口作为交流输入端口，则所述中间端口作为中间脉动直流端口，所述第一端口作为直流输出端口；所述DC
‑
脉动DC双向变换主电路（10）用于完成直流与脉动直流间的双向功率变换；所述脉动DC
‑
AC双向变换主电路（20）用于完成脉动直流与交流间的双向功率变换；所述第一调节电路（31）用于完成DC
‑
脉动DC正向变换控制时的信号调理和保护信号形成；所述第一PWM电路（41）用于完成DC
‑
脉动DC正向变换时的PWM控制脉冲的形成；所述第一驱动电路（51）用于完成DC
‑
脉动DC正向变换时的开关管驱动；所述第二调节电路（32）用于完成DC
‑
脉动DC反向变换控制时的信号调理和保护信号形成；所述第二PWM电路（42）用于完成DC
‑
脉动DC反向变换时的PWM控制脉冲的形成；所述第二驱动电路（52）用于完成DC
‑
脉动DC反向变换时的开关管驱动；所述第三调节电路（33）用于完成脉动DC
‑
AC正向变换控制时的信号调理和保护信号形成；所述第三PWM电路（43）用于完成脉动DC
‑
AC正向变换时的PWM控制脉冲的形成；所述第三驱动电路（53）用于完成脉动DC
‑
AC正向变换时的开关管驱动；所述数字控制电路（60）用于作为双向DC
‑
AC变换器的综合控制单元。2.如权利要求1所述的双向DC
‑
AC变换器，其特征在于，所述DC
‑
脉动DC双向变换主电路（10）包括第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第一高频整流二极管、第二高频整流二极管、第三高频整流二极管、第四高频整流二极管、第一高频滤波电感、第二高频滤波电感、第三高频滤波电感、第四高频滤波电感、第一高频缓冲吸收电路、第二高频缓冲吸收电路、第三高频缓冲吸收电路、第四高频缓冲吸收电路和高频功率变压器，所述第一开关管、所述第一高频整流二极管、所述第一高频滤波电感和所述第一高频缓冲吸收电路互联后与所述高频功率变压器的1
‑
2绕组相连接；所述第二开关管、所述第二高频整流二极管、所述第二高频滤波电感和所述第二高频缓冲吸收电路互联后与所述高频功率变压器的2
‑
3绕组相连接；所述第三开关管、所述第三高频整流二极管、所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵小超，郑钊，郑明才，郑金兵，肖锋，
申请(专利权)人：湖南第一师范学院，
类型：发明
国别省市：