一种DC/AC双向变换电路的制作方法

本实用新型涉及光伏发电领域，尤其涉及一种DC/AC双向变换电路。

背景技术：

分布式光伏发电可以充分利用各个地方的太阳能，具有投资小、清洁环保及发电方式灵活等优点，是未来发展的趋势之一。但太阳能固有的波动大，功率不连续等缺点，对电网调度产生相当大的冲击，严重制约分布式光伏发电的发展，在此背景下，光伏储能系统因此应运而生。光伏储能系统主要由最大功率点跟踪太阳能控制器(Maximum Power Point Tracking，简称MPPT)、储能及逆变环节构成，有效缓解了新能源波动对电网的冲击，提高了电网对新能源的接纳能力，同时提高了本地发电本地应用的比例，提升能源利用效率，另外有了储能单元，保障了供电的可靠性，提高了电网的质量。

如图1所示，可采用H6全桥变换器在光伏储能系统上实现直流/交流(Direct Current/Alternating Current，简称DC/AC)能量双向流动功能。然而现有的H6全桥变换器结构复杂，成本较高，不利于大规模推广使用。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种低成本的DC/AC双向变换电路。

为了解决上述问题，本实用新型提供一种DC/AC双向变换电路，用于连接于交流电网单元和直流储能单元之间，其包括第一电感、第二电感、第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第五开关管以及第六开关管，其中：

所述第一开关管的输入端与所述第二开关管的输入端连接且用于连接至所述直流储能单元的正极，所述第一开关管的输出端同时与所述第六开关管的输入端、所述第三开关管的输入端以及所述第二电感的第一连接端连接，所述第六开关管的输出端同时与所述第五开关管的输出端以及所述第四开关管的输入端连接，所述第四开关管的输出端与所述第三开关管的输出端连接且接地，所述第五开关管的的输入端同时与所述第二开关管的输出端以及所述第一电感的第一连接端连接，所述第一电感的第二连接端用于连接至所述交流电网单元的正极，所述第二电感的第二连接端用于连接至所述交流电网单元的负极。

其进一步的技术方案为：所述开关管包括绝缘栅双极型晶体管以及与所述绝缘栅双极型晶体管并联且导通方向相反的二极管。

其进一步的技术方案为：所述开关管包括绝缘栅型场效应管以及与所述绝缘栅型场效应管并联且导通方向相反的二极管。

其进一步的技术方案为：所述开关管包括开关三极管以及与所述开关三极管并联且导通方向相反的二极管。

其进一步的技术方案为：所述开关管包括具有寄生二极管的绝缘栅双极型晶体管。

其进一步的技术方案为：所述开关管包括具有寄生二极管的绝缘栅型场效应管。

其进一步的技术方案为：所述开关管包括具有寄生二极管的开关三极管。

其进一步的技术方案为：还包括第一电容，所述第一电容的第一连接端与所述第一开关管的输入端连接，所述第一电容的第二连接端与所述第四开关管的输出端连接。

其进一步的技术方案为：还包括第二电容，所述第二电容并联于所述交流电网单元的两端。

通过应用本实用新型的技术方案，在现有H6全桥变换电路的基础上，将第六开关管的输入端同时与第一开关管的输出端、第三开关管的输入端和第二电感连接，以及将第六开关管的输出端同时第五开关管的输出端以及第四开关管的输入端连接，能够实现DC/AC能量双向流动功能，同时还减少了两个二极管的使用，降低了用户部署的成本，适合于大规模的推广。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中H6全桥变换电路的电路图；

图2为本实用新型实施例提出的一种DC/AC双向变换电路的电路图；

图3展示了本实用新型实施例中当交流电网单元Grid处于正半周期时的AC-DC变换原理；

图4展示了本实用新型实施例中当交流电网单元Grid处于负半周期时的AC-DC变换原理；

图5展示了本实用新型实施例中DC-AC变换时的拓扑控制时序；

图6展示了本实用新型实施例中当交流电网单元Grid处于负半周期时的DC-AC变换原理；以及

图7展示了本实用新型实施例中当交流电网单元Grid处于正半周期时的DC-AC变换原理。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，附图中类似的组件标号代表类似的组件。显然，以下将描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。

还应当理解，在此本实用新型实施例说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本实用新型实施例。如在本实用新型实施例说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。

请参照图2，在本实施例中，DC/AC双向变换电路用于连接于交流电网单元Grid以及直流储能单元(图中未示出)之间，其包括第一电感L1、第二电感L2、第一开关管Q1、第二开关管Q2、第三开关管Q3、第四开关管Q4、第五开关管Q5以及第六开关管Q6，其中：

所述第一开关管Q1的输入端与所述第二开关管Q2的输入端连接且用于连接至所述直流储能单元的正极，所述第一开关管Q1的输出端同时与所述第六开关管Q6的输入端、所述第三开关管Q3的输入端以及所述第二电感L2的第一连接端连接，所述第六开关管Q6的输出端同时与所述第五开关管Q5的输出端以及所述第四开关管Q4的输入端连接，所述第四开关管Q4的输出端与所述第三开关管Q3的输出端连接且接地，所述第五开关管Q5的的输入端同时与所述第二开关管Q2的输出端以及所述第一电感L1的第一连接端连接，所述第一电感L1的第二连接端用于连接至所述交流电网单元Grid的正极，所述第二电感L2的第二连接端用于连接至所述交流电网单元Grid的负极。

与现有H6全桥变换电路(参见图1)相比，本实用新型提供的DC/AC双向变换电路采用全新的电路连接方式，减少了两个二极管的使用，从而降低了部署的成本，适合于大规模的推广。

请继续参照图1，在某些实施例，例如本实施例中，所述DC/AC双向变换电路还包括第一电容C1，所述第一电容C1的第一连接端与所述第一开关管Q1的输入端连接，所述第一电容C1的第二连接端与所述第四开关管Q4的输出端连接。

请继续参照图1，在某些实施例，例如本实施例中，所述DC/AC双向变换电路还包括第二电容C2，所述第二电容并联于所述交流电网单元的两端。

在某些实施例，例如本实施例中，开关管可以由绝缘栅双极型晶体管以及与所述绝缘栅双极型晶体管并联且导通方向相反的二极管组成。此时开关管的输入端为绝缘栅双极型晶体管的集电极，开关管的输出端为绝缘栅双极型晶体管的发射极。

在某些实施例，例如本实施例中，开关管可以由绝缘栅型场效应管以及与所述绝缘栅型场效应管并联且导通方向相反的二极管组成。此时开关管的输入端为绝缘栅型场效应管的漏极，开关管的输出端为绝缘栅型场效应管的源极。

在某些实施例，例如本实施例中，开关管可以由开关三极管以及与所述开关三极管并联且导通方向相反的二极管组成。此时开关管的输入端为开关三极管的集电极，开关管的输出端为开关三极管的发射极。

在某些实施例，例如本实施例中，开关管可以为具有寄生二极管的绝缘栅型场效应管。其中，寄生二极管的导通方向与绝缘栅型场效应管的导通方向相反。此时开关管的输入端为绝缘栅双极型晶体管的集电极，开关管的输出端为绝缘栅双极型晶体管的发射极。

在某些实施例，例如本实施例中，开关管可以为具有寄生二极管的绝缘栅型场效应管。其中，寄生二极管的导通方向与绝缘栅型场效应管的导通方向相反。此时开关管的输入端为绝缘栅型场效应管的漏极，开关管的输出端为绝缘栅型场效应管的源极。

在某些实施例，例如本实施例中，开关管可以为具有寄生二极管的开关三极管。其中，寄生二极管的导通方向与开关三极管的导通方向相反。此时开关管的输入端为开关三极管的集电极，开关管的输出端为开关三极管的发射极。

请参照图3至图7，对本实用新型实施例提供的DC/AC双向变换电路的工作说明如下：

(1)AC-DC变换原理

请参照图3，当交流电网单元Grid处于正半周期时，如图3中实线箭头所示，第五开关管Q5导通时，电流经交流电网单元的正极Grid+、第一电感L1、第五开关管Q5、第六开关管Q6、第二电感L2和交流电网单元的负极Grid-形成闭合回路给第一电感L1和第二电感L2充电使第一电感L1和第二电感L2储能。如图3中虚线箭头所示，第五开关管Q5断开时，第一电感L1的电流通过第二开关管Q2、直流储能单元、第三开关管Q3、第二电感L2以及交流电网单元Grid形成闭合回路，第一电感L1以及第二电感L2给直流储能单元充电。

请参照图4，当交流电网单元Grid处于负半周期时，如图4中实线箭头所示，在第六开关管Q6导通时，电流经交流电网单元的负极Grid-、第二电感L2、第六开关管Q6、第五开关管Q5、第一电感L1和交流电网单元的正极Grid+形成闭合回路给第一电感L1和第二电感L2充电使第一电感L1和第二电感L2储能。如图4虚线箭头所示，在第六开关管Q6断开时，第二电感L2的电流通过第一开关管Q1、直流储能单元、第四开关管Q4、第五开关管Q5、第一电感L1以及交流电网单元Grid形成闭合回路，第一电感L1以及第二电感L2给直流储能单元充电。

(2)DC-AC变换原理

请参照图5并结合图6，交流电网单元Grid处于负半周期时，第五开关管Q5直通，第一开关管Q1和第四开关管Q4以相同驱动信号高频开关，第二开关管Q2和第三开关管Q3常断，第六开关管Q6以与第一开关管Q1和第四开关管Q4相反的频率开关。在第一开关管Q1和第四开关管Q4导通时，如图6中箭头方向所示，输入电流经第一开关管Q1、第二电感L2、交流电网单元Grid、第一电感L1、第五开关管Q5以及第四开关管Q4构成闭合回路给交流电网单元Grid供电。

请参照图5并结合图7，交流电网单元Grid处于正半周期时，第六开关管Q6直通，第二开关管Q2和第三开关管Q3以相同驱动信号高频开关，第一开关管Q1和第四开关管Q4常断，第五开关管Q5以与第二开关管Q2和第三开关管Q3相反的频率开关。在第二开关管Q2和第三开关管Q3导通时，如图7中箭头方向所示，输入电流经第二开关管Q2、第一电感L1、交流电网单元Grid、第二电感L2、第三开关管Q3构成闭合回路给交流电网单元Grid供电。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详细描述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

以上所述，为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。