一种双向储能逆变器的制作方法

本技术涉及逆变器，尤其是涉及一种双向储能逆变器。

背景技术：

1、dc/dc开关电源常用于电压转换，可以用于储能系统(如电池)等的充放电转换电路中，但是现有技术中，绝大部分dc/dc开关电源都是单向工作的，即要么充电中的dc/dc转换，要么放电中的dc/dc转换。如要实现既要充电又要放电，就必须用两个dc/dc开关电源，导致储能系统充电一体化的成本高，体积大。此外，虽然个别储能系统充放电一体化系统实现了充放电集成，但是它们都是在结构上的简单拼凑组合或者再额外增加一路半桥或者全桥的升降压拓扑。前者没有解决成本高、体积大的根本问题，后者存在系统可靠性较差、技术难度复杂，安规风险大、电磁干扰严重等问题。

技术实现思路

1、本实用新型提供一种双向储能逆变器，能够进行直流与交流的自动切换，在无市电情况下，可以直接为交流负载设备提供高质量的交流电，在有电网的情况下，同时也可以自动给储能系统充电。

2、本说明书实施例公开了一种双向储能逆变器，包括依次连接的第一双向变换电路、变压器电路、第二双向变换电路、逆变桥电路和滤波电路，以及分别与滤波电路连接的逆变放电输出电路和交流充电输入电路；

3、其中，第一双向变换电路用于与储能系统连接，当储能系统放电时，第一双向变换电路将储能系统输出的直流电源信号转换为高频低压脉冲电源信号，高频低压脉冲电源信号通过变压器电路进行等匝比放大为高频高压脉冲电源信号，高频高压脉冲电源信号依次通过第二双向变换电路、逆变桥电路和滤波电路进行整流和滤波后变为平滑的高压直流电源信号，并通过逆变放电输出电路输出；当储能系统充电时，充电电压通过交流充电输入电路输入，输入的充电电压通过滤波电路和逆变桥电路进行滤波和整流后得到高压直流电源信号，高压直流电源信号通过第二双向变换电路转变为高压脉冲电源信号，高压脉冲电源信号通过变压器电路和第一双向变换电路转变为低压直流电源信号，以对储能系统进行充电。

4、本说明书的一些实施例中，第一双向变换电路包括电阻r166、电阻r55、电阻r43、电阻r164、电阻r172、电阻r44、电阻r165、电阻r57、三极管q8、三极管q14、电容c89、二极管d7、二极管d8、mos管q13、mos管q12、电阻r171、电阻r58、电阻r46、电阻r170、电阻r169、电阻r163、电阻r168、电阻r167、三极管q10、三极管q30、电容c93、二极管d10、二极管d9、mos管q11和mos管q9；电阻r166的一端用于与控制芯片连接，电阻r166的另一端与电阻r55的一端、三极管q14的基极和三极管q8的基极连接，三极管q8的集电极与接地的电容c89连接后外接储能系统的电压输出端，三极管q8的发射极与电阻r43的一端、电阻r164的一端、电阻r44的一端、电阻r165的一端和三极管q14的发射极连接，电阻r43的另一端与二极管d7的负极连接，二极管d7的正极与电阻r164的另一端、电阻r172的一端和mos管q13的栅极连接，mos管q13的漏极与mos管q12的漏极和变压器电路连接，电阻r44的另一端与二极管d8的负极连接，二极管d8的正极与电阻r165的另一端、电阻r57的一端和mos管q12的栅极连接；电阻r171的一端与控制芯片连接，电阻r171的另一端与电阻r58的一端、三极管q30的基极和三极管q10的基极连接，三极管q10的集电极与接地的电容c93连接后外接储能系统的电压输出端，三极管q10的发射极与电阻r46的一端、电阻r170的一端、电阻r163的一端、电阻r168的一端和三极管q30的发射极连接，电阻r46的另一端与二极管d10的负极连接，二极管d10的正极与电阻r170的另一端、电阻r169的一端和mos管q11的栅极连接，mos管q11的漏极与mos管q9的漏极和变压器电路连接，电阻r163的另一端与二极管d9的负极连接，二极管d9的正极与电阻r168的另一端、电阻r167的一端和mos管q9的栅极连接；电阻r55的另一端、三极管q14的集电极、电阻r172的另一端、mos管q13的源极、电阻r57的另一端、mos管q12的源极、电阻r58的另一端、三极管q30的集电极、电阻r169的另一端、mos管q11的源极、电阻r167的另一端和mos管q9的源极均接地。

5、本说明书的一些实施例中，变压器电路包括变压器ht1、电容c12、电感l和电容c10，变压器ht1的引脚1、引脚2和引脚3相连后与mos管q13的漏极和mos管q12的漏极连接，变压器ht1的引脚4、引脚5和引脚6相连后与mos管q9的漏极和mos管q11的漏极连接，变压器ht1的引脚9与第二双向变换电路连接，变压器ht1的引脚7与电容c12的一端和电感l6的一端连接，电感l6的另一端与电容c10的一端连接，电容c12的另一端和电容c10的另一端分别与第二双向变换电路连接。

6、本说明书的一些实施例中，第二双向变换电路包括继电器k4、电容c97、二极管d11、电容c19、电阻r204、mos管q3、电阻r33、电容c20、电阻r205、mos管q2、电阻r162、电容c23、电阻r206、mos管q6、电阻r41、电容c24、电阻r207、mos管q7和电阻r42；继电器k4的线圈的一端与二极管d11的正极和电容c97的一端连接后接地，继电器k4的线圈的另一端与二极管d11的负极和电容c97的另一端连接后外接电压端vcc2，继电器k4的触点的常闭端与电容c12的另一端连接，继电器k4的触点的常开端与电容c10的另一端连接，继电器k4的触点的定端与电阻r204、mos管q3的源极、电阻r33的一端、电容c23的一端和mos管q6的漏极连接，电阻r204的另一端与电容c19的一端连接，电容c19的另一端与mos管q3的漏极、电容c20的一端和mos管q2的漏极连接后外接电压端400v，mos管q3的栅极与电阻r33的另一端和控制芯片连接，电容c23的另一端与电阻r206的一端连接，mos管q6的栅极与电阻r41的一端和控制芯片连接，电容c20的另一端与电阻r205的一端连接，电阻r205的另一端与变压器ht1的引脚9、电容c24的一端、mos管q2的源极、电阻r162的一端和mos管q7的漏极连接，电容c24的另一端与电阻r207的一端连接，mos管q7的栅极与电阻r42的一端和控制芯片连接，mos管q2的栅极与电阻r162的另一端和控制芯片连接，电阻r206的另一端、mos管q6的源极、电阻r41的另一端、电阻r207的另一端、mos管q7的源极和电阻r42的另一端均接地。

7、本说明书的一些实施例中，逆变桥电路包括半桥驱动芯片ic3、半桥驱动芯片ic4、电阻r103、电阻r104、电容c44、电阻r82、二极管d15、电容c40、二极管d14、电阻r92、电阻r83、电阻r97、二极管d19、电阻r107、电阻r110、电阻r112、电容c4、电容c5、mos管q16、电容c63、电容c42、电阻r202、mos管q17、电阻r200、电感l2、mos管q22、电容c62、电阻r201、电容c52、电阻r203、mos管q23、电阻r111、电阻r108、电阻r109、二极管d18、电阻r98、电阻r84、二极管d16、电阻r91、电容c43、二极管d17、电阻r85、电容c47、电阻r105和电阻r106；半桥驱动芯片ic3的引脚4与电阻r103的一端和电阻r104的一端连接，半桥驱动芯片ic3的引脚3与电阻r104的另一端和控制芯片连接，半桥驱动芯片ic3的引脚2与电阻r103的另一端和控制芯片连接，半桥驱动芯片ic3的引脚1与电阻r82的一端和接地的电容c44连接后外接电压端vcc1，电阻r82的另一端与二极管d15的正极连接，二极管d15的负极与电容c40的一端和半桥驱动芯片ic3的引脚8连接，半桥驱动芯片ic3的引脚7与二极管d14的负极、电阻r92的一端连接，半桥驱动芯片ic3的引脚6与电容c40的另一端、电阻r97的一端、mos管q16的源极、电阻r200的一端、mos管q22的漏极、电容c62的一端和滤波电路连接；半桥驱动芯片ic3的引脚5与二极管d19的负极和电阻r110的一端连接，二极管d14的正极与电阻r83的一端连接，电阻r83的另一端与电阻r97的另一端、电阻r92的另一端和mos管q16的栅极连接，二极管d19的正极与电阻r107的一端连接，电阻r107的另一端与电阻r110的另一端、电阻r112的一端和mos管q22的栅极连接，电容c62的另一端与电阻r201的一端连接，mos管q16的漏极与电容c63的一端、电容c42的一端、mos管q17的漏极、接地的电容c4和接地的电容c5连接，电容c63的另一端与电阻r200的另一端连接，电容c42的另一端与电阻r202的一端连接，电感l2的一端与电阻r202的另一端、mos管q17的源极、电容c52的一端、mos管q23的漏极、电阻r98的一端、电容c43的一端和半桥驱动芯片ic4的引脚6连接，电感l2的另一端与滤波电路连接；电容c52的另一端与电阻r203的一端连接，mos管q23的栅极与电阻r111的一端、电阻r108的一端和电阻r109的一端连接，电阻r112的另一端、mos管q22的源极、电阻r201的另一端、电阻r203的另一端、mos管q23的源极和电阻r111的另一端均接地，电阻r108的另一端与二极管d18的正极连接，二极管d18的负极与电阻r109的另一端和半桥驱动芯片ic4的引脚5连接，mos管q17的栅极与电阻r98的另一端、电阻r84的一端和电阻r91的一端连接，电阻r84的另一端与二极管d16的正极连接，二极管d16的负极与电阻r91的另一端和半桥驱动芯片ic4的引脚7连接，半桥驱动芯片ic4的引脚8与电容c43的另一端和二极管d17的负极连接，二极管d17的正极与电阻r85的一端连接，半桥驱动芯片ic4的引脚1与电阻r85的另一端和接地的电容c47连接后外接电压端vcc1，半桥驱动芯片ic4的引脚2与控制芯片和接地的电阻r106连接，半桥驱动芯片ic4的引脚3与控制芯片和接地的电阻r105连接，半桥驱动芯片ic4的引脚4接地。

8、本说明书的一些实施例中，滤波电路包括电流传感器u7、电流传感器u2、共模电感l3、电容c107、电容c54、电容c51、电容c53、电阻r59、电容c109和电容c14；电流传感器u7的引脚6与接地的电容c107连接，电流传感器u7的引脚7与控制芯片连接，电流传感器u7的引脚8与接地的电容c54连接后外接电压端+3.3v，电流传感器u7的引脚3和引脚4相连后与电感l2的另一端连接，电流传感器u7的引脚1和引脚2相连后与电容c51的一端和共模电感l3的引脚3连接，电容c51的另一端与共模电感l3的引脚1和半桥驱动芯片ic3的引脚6连接，共模电感l3的引脚2与电容c53的一端、电阻r59的一端、交流充电输入电路、电流传感器u2的引脚3和引脚4连接，共模电感l3的引脚4与电容c53的另一端、电阻r59的另一端、逆变放电输出电路和交流充电输入电路连接，电流传感器u2的引脚6与接地的电容c109连接，电流传感器u2的引脚7与控制芯片连接，电流传感器u2的引脚8与接地的电容c14连接后外接电压端+3.3v，电流传感器u2的引脚1和引脚2相连后与逆变放电输出电路连接。

9、本说明书的一些实施例中，交流充电输入电路包括电阻r63、电阻r208、输入端p7、输入端p6、共模电感l1、电容c49、二极管d28、三极管q29、电阻r5和继电器k2；输入端p7与电阻r63的一端、电阻r208的一端和共模电感l1的引脚2连接，输入端p6与电阻r63的另一端、电阻r208的另一端和共模电感l1的引脚4连接，共模电感l1的引脚1与继电器k2的第一触点的定端连接，共模电感l1的引脚3与继电器k2的第二触点的定端连接，继电器k2的线圈的一端与电容c49的一端和二极管d28的负极连接后外接电压端vcc2，继电器k2的线圈的另一端与电容c49的另一端、二极管d28的正极和三极管q29的集电极连接，三极管q29的发射极接地，三极管q29的基极与电阻r5的一端连接，电阻r5的另一端与控制芯片连接，继电器k2的第一触点的常闭端作为输出端ac5，继电器k2的第二触点的常闭端作为输出端ac6，继电器k2的第一触点的常开端与共模电感l3的引脚4连接，继电器k2的第二触点的常开端与共模电感l3的引脚2连接。

10、本说明书的一些实施例中，逆变放电输出电路包括继电器k3、二极管d37、电容c122和三极管q33；继电器k3的线圈的一端与二极管d37的负极和电容c122的一端连接后外接电压端vcc1，继电器k3的线圈的另一端与二极管d37的正极、电容c122的另一端和三极管q33的集电极连接，三极管q33的发射极接地，三极管q33的基极与控制芯片连接，继电器k3的第一触点的定端和第二触点的定端共同作为输出端p9，继电器k3的第一触点的常开端与电流传感器的引脚1和引脚2连接，继电器k3的第二触点的常开端与共模电感l3的引脚4连接。

11、本说明书实施例至少可以实现以下有益效果：

12、能够在不更改电路结构的情况下，既能实现将电池储能系统的直流输出转换为交流，又能实现将市电交流输出转换为直流给电池储能系统充电，做到充放电于一体化设计。

13、充电和放电共用第一双向变换电路、变压器和第二双向变换电路，第一双向变换电路、变压器和第二双向变换电路均为双向工作，特别是在放电过程中，直接利用第二双向变换电路中功率管的寄生体二极管来对变压器输出的脉冲电源信号进行整流，无需另设整流电路，极大地减小了系统体积，解决了安规风险大和emc干扰严重的问题，能降低系统总成本。