单相交直流变换装置的制作方法

本实用新型涉及电流变换技术领域，尤其涉及一种单相交直流变换装置。

背景技术：

交直流变换广泛应用于储能系统的逆变器、混合供电离并网逆变器、锂电池电池厂化成分容、老化检测等环节。然而目前的交直流变换装置存在功率利用率低及效率低等问题。

技术实现要素：

为了解决现有技术中存在的问题，本实用新型提供了一种单相交直流变换装置，旨在提高单相交直流变换装置的功率利用率及效率。

本实用新型实施例提供一种单相交直流变换装置，包括：滤波电路、ac/dc电路、dc/dc电路、llc电路、全波整流电路、第一控制器和第二控制器；

所述滤波电路的输入端接入单相交流电网，所述滤波电路的第一输出端与所述ac/dc电路的第一输入端连接，所述滤波电路的第二输出端与所述ac/dc电路的第二输入端连接；

所述ac/dc电路的输出端与所述dc/dc电路的输入端连接；

所述dc/dc电路的输出端与所述llc电路的输入端连接；

所述llc电路的输出端与所述全波整流电路的输入端连接；

所述全波整流电路的输出端与负载连接；

所述第一控制器和所述第二控制器连接，所述第一控制器与所述ac/dc电路的控制端连接，用于控制所述ac/dc电路执行整流或者逆变；

所述第二控制器与所述dc/dc电路、所述llc电路、所述全波整流电路连接，用于控制所述dc/dc电路、所述llc电路和所述全波整流电路执行升压或者降压。

在一些实施例中，所述全波整流电路包括第一变压器、第二变压器、第三变压器和整流电路。

在一些实施例中，所述第一控制器和所述第二控制器分别包括数字信号处理器dsp。

在一些实施例中，所述llc电路为三相llc电路，其中三相llc通过相位交错120°。

在一些实施例中，所述滤波电路包括：第一电容、第一电感、第二电容、第二电感、第三电感；

所述第一电容的第一端和所述第一电感的第一引脚共接，并与所述单相交流电网的火线连接，所述第一电容的第二端和所述第一电感的第三引脚共接，并与所述单相交流电网的零线连接，所述第一电感的第二引脚、所第二电容的第一端和所述第二电感的第一端共接，所述第一电感的第四引脚、所述第二电容的第二端和所述第三电感的第一端共接，所述第二电感的第二端作为所述滤波电路的第一输出端与所述ac/dc电路的所述第一输入端连接，所述第三电感的第二端作为所述滤波电路的所述第二输出端与所述ac/dc电路的所述第二输入端连接。

在一些实施例中，所述ac/dc电路包括：第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管和电解电容；

所述第一开关管的发射极和所述第三开关管的集电极共接，并作为所述ac/dc电路的所述第一输入端与所述滤波电路的所述第一输出端连接，所述第二开关管的发射极和所述第四开关管的集电极共接，并作为所述ac/dc电路的所述第二输入端与所述滤波电路的所述第二输出端连接，所述第一开关管的集电极、所述第二开关管的集电极和所述电解电容的第一端共接，所述第三开关管的发射极、所述第四开关管的发射极和所述电解电容的第二端共接。

在一些实施例中，所述dc/dc电路包括：第三电容、第五开关管、第六开关管、第四电感、第四电容；

所述第三电容的第一端和所述第五开关管的漏极连接，所述第三电容的第二端、所述第六开关管的源极和所述第四电容的第二端共接，所述第五开关管的源极、所述第四电感的第一端和所述第六开关管的漏极共接，所述第四电感的第二端和所述第四电容的第一端连接。

在一些实施例中，所述llc电路包括：第五电容、第七开关管、第八开关管、第九开关管、第十开关管、第十一开关管、第十二开关管、第六电容、第七电容、第八电容、第五电感、第六电感和第七电感；

所述第五电容的第一端、所述第七开关管的漏极、所述第八开关管的漏极和所述第九开关管的漏极共接，所述第五电容的第二端、所述第十开关管的源极、所述第十一开关管的源极和所述第十二开关管的源极共接，所述第七开关管的源极、所述第十开关管的漏极和所述第八电容的第一端共接，所述第八电容的第二端与所述第七电感的第一端连接，所述第八开关管的源极、所述第十一开关管的漏极和所述第七电容的第一端共接，所述第七电容的第二端与所述第六电感的第一端连接，所述第九开关管的源极、所述第十二开关管的漏极和所述第六电容的第一端共接，所述第六电容的第二端与所述第五电感的第一端连接。在一些实施例中，所述全波整流电路包括：第一变压器原边、第一变压器副边第一绕组、第一变压器副边第二绕组、第二变压器原边、第二变压器副边第一绕组、第二变压器副边第二绕组、第三变压器原边、第三变压器副边第一绕组、第三变压器副边第二绕组、第十三开关管、第十四开关管、第十五开关管、第十六开关管、第十七开关管、第十八开关管和第九电容；

所述第一变压器原边的第一端与所述第五电感的第二端连接，所述第二变压器原边的第一端与所述第六电感的第二端连接，所述第三变压器原边的第一端与所述第七电感的第二端连接，所述第一变压器原边的第二端、所述第二变压器原边的第二端和所述第三变压器原边的第二端共接；

所述第一变压器副边第一绕组的第一端与所述第十三开关管的漏极连接，所述第二变压器副边第一绕组的第一端与所述第十四开关管的漏极连接，所述第三变压器副边第一绕组的第一端与所述第十五开关管的漏极连接，所述第十三开关管的源极、所述第十四开关管的源极和所述第十五开关管的源极共接；

所述第一变压器副边第一绕组的第二端、所述第二变压器副边第一绕组的第二端、所述第三变压器副边第一绕组的第二端、所述第九电容的第一端、所述第一变压器副边第二绕组的第一端，所述第二变压器副边第二绕组的第一端和所述第三变压器副边第二绕组的第一端共接；

所述第一变压器副边第二绕组的第二端和所述第十六电容的漏极连接，所述第二变压器副边第二绕组的第二端和所述第十七电容的漏极连接，所述第三变压器副边第二绕组的第二端和所述第十八电容的漏极连接，所述第十六电容的源极、所述第十七电容的源极、所述第十八电容的源极和所述第九电容的第二端共接。

在一些实施例中，所述第一控制器和所述第二控制器之间设置硬件故障信号通信。

本实用新型实施例提供的一种单相交直流变换装置，包括：滤波电路、ac/dc电路、dc/dc电路、llc电路、全波整流电路、第一控制器和第二控制器；所述滤波电路的输入端接入单相交流电网，所述滤波电路的第一输出端与所述ac/dc电路的第一输入端连接，所述滤波电路的第二输出端与所述ac/dc电路的第二输入端连接；所述ac/dc电路的输出端与所述dc/dc电路的输入端连接；所述dc/dc电路的输出端与所述llc电路的输入端连接；所述llc电路的输出端与所述全波整流电路的输入端连接；所述全波整流电路的输出端与负载连接；所述第一控制器和所述第二控制器连接，所述第一控制器与所述ac/dc电路的控制端连接，用于控制所述ac/dc电路执行整流或者逆变；所述第二控制器与所述dc/dc电路、所述llc电路、所述全波整流电路连接，用于控制所述dc/dc电路、所述llc电路和所述全波整流电路执行升压或者降压。通过该单相交直流变换装置可以实现整流和逆变并网双向工作，提高单相交直流变换装置的功率利用率及效率。

附图说明

附图是用来提供对本实用新型实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本实用新型实施例，但并不构成对本实用新型实施例的限制。在附图中：

图1为本实用新型一实施例提供的单相交直流变换装置的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的单相交直流变换装置的滤波电路的示意图；

图3为本实用新型实施例提供的单相交直流变换装置的ac/dc电路的示意图；

图4为本实用新型实施例提供的单相交直流变换装置的dc/dc电路的示意图；

图5为本实用新型实施例提供的单相交直流变换装置的llc电路的示意图；

图6为本实用新型实施例提供的单相交直流变换装置的全波整流电路的示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

图1为本实用新型实施例提供的一种单相交直流变换装置的结构示意图，如图1所示，该单相交直流变换装置包括：滤波电路、ac/dc电路、dc/dc电路、llc电路、全波整流电路、第一控制器和第二控制器；所述滤波电路的输入端接入单相交流电网，所述滤波电路的第一输出端与所述ac/dc电路的第一输入端连接，所述滤波电路的第二输出端与所述ac/dc电路的第二输入端连接；所述ac/dc电路的输出端与所述dc/dc电路的输入端连接；所述dc/dc电路的输出端与所述llc电路的输入端连接；所述llc电路的输出端与所述全波整流电路的输入端连接；所述全波整流电路的输出端与负载连接；所述第一控制器和所述第二控制器连接，所述第一控制器与所述ac/dc电路的控制端连接，用于控制所述ac/dc电路执行整流或者逆变；所述第二控制器与所述dc/dc电路、所述llc电路、所述全波整流电路连接，用于控制所述dc/dc电路、所述llc电路和所述全波整流电路执行升压或者降压。

具体地，滤波电路用于滤除电网中的纹波。ac/dc电路用于将交流电转变为直流电，或者将直流电转变为交流电，具体地，充电模式下，将交流电转变为直流电；放电模式下，将直流电转变为交流电。dc/dc电路、llc电路及全波整流电路用于实现电路升压或者降压的目的，具体地，充电模式下，实现降压功能；放电模式下，实现升压功能。

负载包括储能电池、电池检测设备、电池化成设备、电池分容设备等。

所述第一控制器对ac/dc电路施加第一驱动波，通过控制ac/dc电路中各个开关管的导通或关断，实现输出特定电压值的直流电或者输出单相交流电的目的。

所述第二控制器对dc/dc电路、llc电路及全波整流电路施加驱动波，通过控制dc/dc电路、llc电路及全波整流电路中各个开关管的导通或关断，实现输出特定电压值的直流电的目的。

本实用新型实施例提供的一种单相交直流变换装置可以实现整流和逆变并网双向工作，提高单相交直流变换装置的功率利用率及效率，输入电流总谐波失真5％以内，功率因素0.99，充放电满载效率均达90％以上，最大达到93％以上。在一些实施例中，所述全波整流电路包括第一变压器、第二变压器、第三变压器和整流电路。

在一些实施例中，所述第一控制器和所述第二控制器分别包括数字信号处理器dsp。

在一些实施例中，所述llc电路为三相llc电路，其中三相llc通过相位交错120°。

图2为本实用新型实施例提供的单相交直流变换装置的滤波电路的示意图，如图2所示，在一些实施例中，所述滤波电路包括：第一电容c1、第一电感l1、第二电容c2、第二电感l2、第三电感l3；所述第一电容c1的第一端和所述第一电感l1的第一引脚共接，并与所述单相交流电网的火线连接，所述第一电容c1的第二端和所述第一电感l1的第三引脚共接，并与所述单相交流电网的零线连接，所述第一电感l1的第二引脚、所第二电容c2的第一端和所述第二电感l2的第一端共接，所述第一电感l1的第四引脚、所述第二电容c2的第二端和所述第三电感l3的第一端共接，所述第二电感l2的第二端作为所述滤波电路的第一输出端与所述ac/dc电路的所述第一输入端连接，所述第三电感l3的第二端作为所述滤波电路的所述第二输出端与所述ac/dc电路的所述第二输入端连接。

图3为本实用新型实施例提供的单相交直流变换装置的ac/dc电路的示意图，如图3所示，在一些实施例中，所述ac/dc电路包括：第一开关管q1、第二开关管q2、第三开关管q3、第四开关管q4和电解电容ec1；所述第一开关管q1的发射极和所述第三开关管q3的集电极共接，并作为所述ac/dc电路的所述第一输入端与所述滤波电路的所述第一输出端连接，所述第二开关管q2的发射极和所述第四开关管q4的集电极共接，并作为所述ac/dc电路的所述第二输入端与所述滤波电路的所述第二输出端连接，所述第一开关管q1的集电极、所述第二开关管q2的集电极和所述电解电容ec1的第一端共接，所述第三开关管q3的发射极、所述第四开关管q4的发射极和所述电解电容ec1的第二端共接。

图4为本实用新型实施例提供的单相交直流变换装置的dc/dc电路的示意图，如图4所示，在一些实施例中，所述dc/dc电路包括：第三电容c3、第五开关管q5、第六开关管q6、第四电感l4、第四电容c4；所述第三电容c3的第一端和所述第五开关管q5的漏极连接，所述第三电容c3的第二端、所述第六开关管q6的源极和所述第四电容c4的第二端共接，所述第五开关管q5的源极、所述第四电感l4的第一端和所述第六开关管q6的漏极共接，所述第四电感l4的第二端和所述第四电容c4的第一端连接。

图5为本实用新型实施例提供的单相交直流变换装置的llc电路的示意图，如图5所示，在一些实施例中，所述llc电路包括：第五电容c5、第七开关管q7、第八开关管q8、第九开关管q9、第十开关管q10、第十一开关管q11、第十二开关管q12、第六电容c6、第七电容c7、第八电容c8、第五电感l5、第六电感l6和第七电感l7；所述第五电容c5的第一端、所述第七开关管q7的漏极、所述第八开关管q8的漏极和所述第九开关管q9的漏极共接，所述第五电容c5的第二端、所述第十开关管q10的源极、所述第十一开关管q11的源极和所述第十二开关管q12的源极共接，所述第七开关管q7的源极、所述第十开关管q10的漏极和所述第八电容c8的第一端共接，所述第八电容c8的第二端与所述第七电感l7的第一端连接，所述第八开关管q8的源极、所述第十一开关管q11的漏极和所述第七电容c7的第一端共接，所述第七电容c7的第二端与所述第六电感l6的第一端连接，所述第九开关管q9的源极、所述第十二开关管q12的漏极和所述第六电容c6的第一端共接，所述第六电容c6的第二端与所述第五电感l5的第一端连接。本实用新型实施例提供的llc拓扑能够实现zvs软开，有利于降低损耗。三相llc通过相位交错120°，实现了低输出纹波，器件利用率也很高。

图6为本实用新型实施例提供的单相交直流变换装置的全波整流电路的示意图，如图6所示，在一些实施例中，所述全波整流电路包括：第一变压器t1原边、第一变压器t1副边第一绕组、第一变压器t1副边第二绕组、第二变压器t2原边、第二变压器t2副边第一绕组、第二变压器t2副边第二绕组、第三变压器t3原边、第三变压器t3副边第一绕组、第三变压器t3副边第二绕组、第十三开关管q13、第十四开关管q14、第十五开关管q15、第十六开关管q16、第十七开关管q17、第十八开关管q18和第九电容c9；所述第一变压器t1原边的第一端与所述第五电感l5的第二端连接，所述第二变压器t2原边的第一端与所述第六电感l6的第二端连接，所述第三变压器t3原边的第一端与所述第七电感l7的第二端连接，所述第一变压器t1原边的第二端、所述第二变压器t2原边的第二端和所述第三变压器t3原边的第二端共接；所述第一变压器t1副边第一绕组的第一端与所述第十三开关管q13的漏极连接，所述第二变压器t2副边第一绕组的第一端与所述第十四开关管q14的漏极连接，所述第三变压器t3副边第一绕组的第一端与所述第十五开关管q15的漏极连接，所述第十三开关管q13的源极、所述第十四开关管q14的源极和所述第十五开关管q15的源极共接；所述第一变压器t1副边第一绕组的第二端、所述第二变压器t2副边第一绕组的第二端、所述第三变压器t3副边第一绕组的第二端、所述第九电容c9的第一端、所述第一变压器t1副边第二绕组的第一端，所述第二变压器t2副边第二绕组的第一端和所述第三变压器t3副边第二绕组的第一端共接；所述第一变压器t1副边第二绕组的第二端和所述第十六开关管q16的漏极连接，所述第二变压器t2副边第二绕组的第二端和所述第十七开关管q17的漏极连接，所述第三变压器t3副边第二绕组的第二端和所述第十八开关管q18的漏极连接，所述第十六开关管q16的源极、所述第十七开关管q17的源极、所述第十八开关管q18的源极和所述第九电容c9的第二端共接。

在一些实施例中，所述第一控制器和所述第二控制器之间设置硬件故障信号通信。

具体地，所述第一控制器和所述第二控制器连接，具体可以是通过can总线实现信息通信连接，在所述第一控制器和所述第二控制器之间设置硬件故障信号，当所述单相交直流变换装置中的至少一个电路发生故障时，所述第一控制器或所述第二控制器，向对方发出故障指令，保护各电路的器件不受损坏。

本实用新型实施例提供的一种单相交直流变换装置，可以实现整流和逆变并网双向工作，提高单相交直流变换装置的功率利用率及效率。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可以存储于一种计算机可以存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

以上结合附图详细描述了本实用新型实施例的可选实施方式，但是，本实用新型实施例并不限于上述实施方式中的具体细节，在本实用新型实施例的技术构思范围内，可以对本实用新型实施例的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本实用新型实施例的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本实用新型实施例对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本实用新型实施例的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本实用新型实施例的思想，其同样应当视为本实用新型实施例所公开的内容。