一种电池直流电压与交流电网电压相互转换的电路的制作方法

本技术实施例涉及电源电路，尤其涉及一种电池直流电压与交流电网电压相互转换的电路。

背景技术：

1、为了应对全球能源紧缺，以及改善电网质量和削峰填谷，锂电池储能系统的应用越来越广泛，储能系统主要由电池系统+储能逆变器(power conversion system，pcs)组成。pcs可控制电池系统的充电和放电，进行交直流的变换，在无电网情况下可以直接为交流负荷供电。目前主流的电池系统和pcs都是独立的两种产品通过系统集成组合在一起的。pcs主要是通过电力电子技术实现电池直流电压与电网交流电压之间的相互转换。目前市面上的pcs拓扑种类繁多，不足是成本高，体积大，当电池系统中的1个电芯出现故障时整个系统不能正常运行。

技术实现思路

1、本实用新型提供一种电池直流电压与交流电网电压相互转换的电路，可以减小储能逆变器的体积，降低成本，提高储能系统的利用率，增加收益。

2、根据本实用新型的一方面，提供了一种电池直流电压与交流电网电压相互转换的电路，电池直流电压与交流电网电压相互转换的电路包括：电池模组、第一换向开关、第二换向开关、第三换向开关、第四换向开关和滤波单元；

3、所述电池模组包括n个电芯，n个第一开关和n个第二开关；所述电芯、所述第一开关、所述第二开关依次连接；其中，所述n为正整数；

4、第一个第一开关和第一个第二开关连接后作为所述电池模组的第一端，第n个电芯和第n个第二开关连接后作为所述电池模组的第二端；

5、所述滤波单元包括第一端、第二端和第三端，所述电池模组的第一端分别与所述第一换向开关和所述第三换向开关的第一端连接，所述第一换向开关的第二端与所述滤波单元的第一端连接，所述第三换向开关的第二端与所述滤波单元的第三端连接；所述电池模组的第二端分别与所述第二换向开关和所述第四换向开关的第一端连接，所述第二换向开关与所述滤波单元的第一端连接，所述第四换向开关的第二端与所述滤波单元的第三端连接，交流电网连接于所述滤波单元的第二端和所述滤波单元的第三端之间。

6、可选地，电池直流电压与交流电网电压相互转换的电路还包括电池采样芯片和微控制器；所述电池采样芯片分别与所述n个电芯连接，所述电池采样芯片用于采集所述n个电芯的电压和温度并发送给所述微控制器，所述微控制器用于根据接收到的所述电压和温度进行分析运算后控制所述n个第一开关、所述n个第二开关、所述第一换向开关、所述第二换向开关、所述第三换向开关和所述第四换向开关的通断。

7、可选地，电池直流电压与交流电网电压相互转换的电路还包括第一隔离驱动单元、第二隔离驱动单元和换向隔离驱动单元；

8、所述第一隔离驱动单元、所述第二隔离驱动单元、所述换向隔离驱动单元的第一端与所述微控制器连接，所述第一隔离驱动单元的第二端与所述n个第一开关连接、所述第二隔离驱动单元的第二端与所述n个第二开关连接、所述换向隔离驱动单元的第二端分别与所述第一换向开关、第二换向开关、第三换向开关、第四换向开关连接。

9、可选地，所述第一隔离驱动单元包括n个第一隔离驱动，所述第一隔离驱动分别与对应的所述第一开关连接且控制所述第一开关的通断；所述第二隔离驱动单元包括n个第二隔离驱动，所述第二隔离驱动分别与对应的所述第二开关连接且控制所述第二开关的通断；其中，所述n为正整数。

10、可选地，所述换向隔离驱动单元包括第一换向隔离驱动、第二换向隔离驱动、第三换向隔离驱动和第四换向隔离驱动；所述第一换向隔离驱动与所述第一换向开关连接且控制所述第一换向开关的通断，所述第二换向隔离驱动与所述第二换向开关连接且控制所述第二换向开关的通断，所述第三换向隔离驱动与所述第三换向开关连接且控制所述第三换向开关的通断，所述第四换向隔离驱动与所述第四换向开关连接且控制所述第四换向开关的通断。

11、可选地，所述微控制器分别与所述电池模组的第一端和所述电池模组的第二端连接，所述微控制器还用于采集所述电池模组的总电压。

12、可选地，所述n个第一开关、所述n个第二开关、所述第一换向开关、所述第二换向开关、所述第三换向开关、所述第四换向开关包括mosfet、igbt、scr、sic、gan功率器件中的至少一种。

13、可选地，所述滤波单元包括lc滤波电路或lcl滤波电路。

14、可选地，所述微控制器为单mcu或者双mcu。

15、可选地，所述第一隔离驱动单元包括变压器或者光耦，第二隔离驱动单元包括变压器或者光耦，所述换向隔离驱动单元包括变压器或者光耦。

16、本实用新型实施例的技术方案，通过提供一种电池直流电压与电网交流电压之间相互转换实现能量双向流动的新型电路，通过一定时序对开关进行开通关断即可实现电池直流电压转化成交流电压输出以及交流电压可以变成直流电压给电池充电，省掉了传统储能逆变器的母线电容，可以使成本降低，可以使体积变很小；滤波器件不需要像传统储能逆变器那样选很大，从而可以降低成本和体积；当单个电芯故障时闭合该电芯对应并联的第二开关，同时打开该电芯对应串联的第一开关实现旁路此故障电芯，不影响储能系统的正常运行，提高储能系统利用率，收益增加。综上所述，本实用新型实施例的技术方案解决了现有技术中储能逆变器的拓扑种类繁多，成本高且体积大，当单个电芯出现故障时整个系统不能正常运行的问题。

17、应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本实用新型的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本实用新型的范围。本实用新型的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。

技术特征：

1.一种电池直流电压与交流电网电压相互转换的电路，其特征在于，包括：电池模组、第一换向开关、第二换向开关、第三换向开关、第四换向开关和滤波单元；

2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，还包括电池采样芯片和微控制器；

3.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，还包括第一隔离驱动单元、第二隔离驱动单元和换向隔离驱动单元；

4.根据权利要求3所述的电路，其特征在于，所述第一隔离驱动单元包括n个第一隔离驱动，所述第一隔离驱动分别与对应的所述第一开关连接且控制所述第一开关的通断；所述第二隔离驱动单元包括n个第二隔离驱动，所述第二隔离驱动分别与对应的所述第二开关连接且控制所述第二开关的通断；其中，所述n为正整数。

5.根据权利要求3至4中任一项所述的电路，其特征在于，所述换向隔离驱动单元包括第一换向隔离驱动、第二换向隔离驱动、第三换向隔离驱动和第四换向隔离驱动；所述第一换向隔离驱动与所述第一换向开关连接且控制所述第一换向开关的通断，所述第二换向隔离驱动与所述第二换向开关连接且控制所述第二换向开关的通断，所述第三换向隔离驱动与所述第三换向开关连接且控制所述第三换向开关的通断，所述第四换向隔离驱动与所述第四换向开关连接且控制所述第四换向开关的通断。

6.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，所述微控制器分别与所述电池模组的第一端和所述电池模组的第二端连接，所述微控制器还用于采集所述电池模组的总电压。

7.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述n个第一开关、所述n个第二开关、所述第一换向开关、所述第二换向开关、所述第三换向开关、所述第四换向开关包括mosfet、igbt、scr、sic、gan功率器件中的至少一种。

8.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述滤波单元包括lc滤波电路或lcl滤波电路。

9.根据权利要求2或6所述的电路，其特征在于，所述微控制器为单mcu或者双mcu。

10.根据权利要求3所述的电路，其特征在于，所述第一隔离驱动单元包括变压器或者光耦，第二隔离驱动单元包括变压器或者光耦，所述换向隔离驱动单元包括变压器或者光耦。

技术总结
本技术公开了一种电池直流电压与交流电网电压相互转换的电路。该电路包括电池模组、第一换向开关、第二换向开关、第三换向开关、第四换向开关和滤波单元；电池模组包括n个电芯，n个第一开关和n个第二开关；n为正整数；电池模组第一端分别与第一换向开关和第三换向开关的第一端连接，第一换向开关第二端与滤波单元第一端连接，第三换向开关第二端与滤波单元第三端连接；电池模组第二端分别与第二换向开关和第四换向开关的第一端连接，第二换向开关与滤波单元第一端连接，第四换向开关第二端与滤波单元第三端连接，交流电网连接于滤波单元的第二端和第三端之间。本技术减小储能逆变器体积，降低成本，提高储能系统利用率，增加收益。

技术研发人员：刘振,肖文兵
受保护的技术使用者：湖北亿纬动力有限公司
技术研发日：20221124
技术公布日：2024/1/12