双向结构的逆变电路的制作方法
1.本发明涉及电力电子领域，特别涉及双向结构的逆变电路。
背景技术：
2.随着能源需求的不断增长，新能源的开发和利用得到了越来越多的重视，便携式储能的市场需求也越来越大，便携式电池储能产品需要实现dc/ac逆变和ac/dc充电两大基础功能，由于电池端直流电压等级较低，一般低于dc100v，逆变前级还需要dc/dc升压电路。目前一般的解决方案是：逆变采用dc/dc升压、dc/ac逆变输出市电电压，给用电设备供电；充电采用ac/dc充电电路给电池充电。电池逆变和充电采用两种电路，给产品设计带来了成本和体积上的问题。另外，在电池电压不高时(如车载逆变电源应用中汽车蓄电池电压为12v，或者便携式储能电源使用的电芯一般标称电压3.6v，出于安全考虑一般串数较少电池电压也不高)仍需要通过dc/dc变换将电池电压升至直流310v以上，保证dc/ac逆变后可以正常输出交流220v。例如电池输入电压为12v，输出vbus为360v，dc/dc变压器匝比n＝360/12＝30，如此高的匝比会增加变压器漏感和降低变压器效率，同时由于输入电压过低，输入电流相应较大，也会增加变压器的发热损耗。
技术实现要素：
3.本发明所解决的技术问题：提供一种双向结构的逆变电路，解决现有的储能单元充放电采用两种电路，导致成本较高的问题，进一步解决变压器高匝比带来的效率低的问题。
4.本发明解决上述技术问题采用的技术方案：双向结构的逆变电路包括储能单元、第一滤波单元、第二电容、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、第六开关管、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、第一变压器、第二变压器、谐振单元和第二滤波单元；所述储能单元的正负极之间连接所述第一滤波单元，储能单元的负极分别与第一开关管、第二开关管、第三开关管和第四开关管的源极相连，第一开关管的漏极与第一变压器的原边的一端相连，第二开关管的漏极与第一变压器的原边的另一端相连，第三开关管的漏极与第二变压器的原边的一端相连，第四开关管的漏极与第二变压器的原边的另一端相连，储能单元的正极分别与第一变压器和第二变压器的原边中心抽头相连，第一变压器的副边的一端连接谐振单元的一端，谐振单元的另一端分别与第八开关管的源极和第七开关管的漏极相连，第一变压器的副边的另一端与第二变压器的副边的一端相连，第二变压器的副边的另一端分别与第五开关管源极和第六开关管的漏极相连，第五开关管的漏极分别与第八开关管的漏极、第二电容的正极、第九开关管的漏极和第十二开关管的漏极相连，第六开关管的源极分别与第七开关管的源极、第二电容的负极、第十开关管的源极和第十一开关管的源极相连，第九开关管的源极和第十开关管的漏极相连作为交流的一端，第十二开关管的源极和第十一开关管的漏极相连作为交流的另一端，所述交流通过第二滤波单元滤波后接入市电或者给用电设备供
电，所述第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第五开关管、第六开关管、第七开关管、第八开关管、第九开关管、第十开关管、第十一开关管和第十二开关管的栅极连接控制信号。
5.进一步的，所述第一滤波单元包括第一电容，所述第一电容的一端与储能单元的一端相连，第一电容的另一端与储能单元的另一端相连。
6.进一步的，所述谐振单元包括第一电感和第三电容，所述第一电感的一端与第三电容的一端相连，第一电感的另一端作为谐振单元的一端，第三电容的另一端作为谐振单元的另一端。
7.进一步的，所述第二滤波单元包括第二电感和第四电容，所述第二电感的一端与第四电容的一端相连，作为市电或者用电设备的接入的一端，第二电感的另一端与交流的一端相连，第四电容的另一端与交流的另一端相连，作为市电或者用电设备的接入的另一端。
8.本发明的有益效果：本发明双向结构的逆变电路通过十二个开关管的控制实现储能单元的充电和放电，使得本技术双向结构的逆变电路即能用于充电也用于放电，解决了现有的储能单元充放电采用两种电路导致成本较高的问题，进一步的，通过采用两个变压器的副边串联的连接方式来降低变压器的匝比，相较于采用单变压器而言，有效降低了变压器漏感和发热损耗，提高了变压器效率，同时开关管的总导通损耗也降低一半，解决了变压器高匝比带来的效率低的问题。
附图说明
9.附图1是本发明双向结构的逆变电路的实施例电路图，其中，c1表示第一滤波单元，c2表示第二电容，cr表示第三电容，co表示第四电容，s1至s12分别表示第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第五开关管、第六开关管、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，t1表示第一变压器，t2表示第二变压器，lr表示第一电感，lo表示第二电感，vdc表示储能单元电压，vbus表示变压器副边电压，vac表示交流电压。
具体实施方式
10.双向结构的逆变电路包括储能单元、第一滤波单元、第二电容、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、第六开关管、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、第一变压器、第二变压器、谐振单元和第二滤波单元；所述储能单元的正负极之间连接所述第一滤波单元，储能单元的负极分别与第一开关管、第二开关管、第三开关管和第四开关管的源极相连，第一开关管的漏极与第一变压器的原边的一端相连，第二开关管的漏极与第一变压器的原边的另一端相连，第三开关管的漏极与第二变压器的原边的一端相连，第四开关管的漏极与第二变压器的原边的另一端相连，储能单元的正极分别与第一变压器和第二变压器的原边中心抽头相连，第一变压器的副边的一端连接谐振单元的一端，谐振单元的另一端分别与第八开关管的源极和第七开关管的漏极相连，第一变压器的副边的另一端与第二变压器的副边的一端相连，第二变压器的副边的另一端分别与第五开关管源极和第六开关管的漏极相连，第五开关管的
漏极分别与第八开关管的漏极、第二电容的正极、第九开关管的漏极和第十二开关管的漏极相连，第六开关管的源极分别与第七开关管的源极、第二电容的负极、第十开关管的源极和第十一开关管的源极相连，第九开关管的源极和第十开关管的漏极相连作为交流的一端，第十二开关管的源极和第十一开关管的漏极相连作为交流的另一端，所述交流通过第二滤波单元滤波后接入市电或者给用电设备供电，所述第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第五开关管、第六开关管、第七开关管、第八开关管、第九开关管、第十开关管、第十一开关管和第十二开关管的栅极连接控制信号。
11.进一步的，所述第一滤波单元包括第一电容，所述第一电容的一端与储能单元的一端相连，第一电容的另一端与储能单元的另一端相连。
12.进一步的，所述谐振单元包括第一电感和第三电容，所述第一电感的一端与第三电容的一端相连，第一电感的另一端作为谐振单元的一端，第三电容的另一端作为谐振单元的另一端。
13.进一步的，所述第二滤波单元包括第二电感和第四电容，所述第二电感的一端与第四电容的一端相连，作为市电或者用电设备的接入的一端，第二电感的另一端与交流的一端相连，第四电容的另一端与交流的另一端相连，作为市电或者用电设备的接入的另一端。
14.实施例：
15.本发明双向结构的逆变电路，如附图1所示，第一滤波单元采用一个独立的电容，即第一电容c1，谐振单元采用电感和电容串联，即第一电感lr和第三电容cr，第二滤波单元采用第二电感lo串联在主路，第四电容co并联在主路。即本实施例的电路结构为：储能单元经第一滤波单元滤波后的负极，即第一电容c1的负极分别与第一开关管s1、第二开关管s2、第三开关管s3和第四开关管s4的源极相连，第一开关管s1的漏极与第一变压器t1的原边的一端相连，第二开关管s2的漏极与第一变压器t1的原边的另一端相连，第三开关管s3的漏极与第二变压器t2的原边的一端相连，第四开关管s4的漏极与第二变压器t2的原边的另一端相连，所述储能单元经第一滤波单元滤波后的正极，即第一电容c1的正极分别与第一变压器t1和第二变压器t2的原边中心相连，第一变压器t1的副边的一端连接第一电感lr的一端，第一电感lr的另一端与第三电容cr的一端相连，第三电容cr的另一端分别与第八开关管s8的源极和第七开关管s7的漏极相连，第一变压器t1的副边的另一端与第二变压器t2的副边的一端相连，第二变压器t2的副边的另一端分别与第五开关管s5源极和第六开关管s6的漏极相连，第五开关管s5的漏极分别与第八开关管s8的漏极、第二电容c2的正极、第九开关管s9的漏极和第十二开关管s12的漏极相连，第六开关管s6的源极分别与第七开关管s7的源极、第二电容c2的负极、第十开关管s10的源极和第十一开关管s11的源极相连，第九开关管s9的源极和第十开关管s10的漏极相连作为交流的一端，并与第二电容的另一端相连，作为市电或者用电设备的接入的另一端，第十二开关管s12的源极和第十一开关管s11的漏极相连作为交流的另一端并与第二电感lo的一端相连，第二电感的另一端与第四电容co的一端相连，作为市电或者用电设备的接入的一端，所述第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第五开关管、第六开关管、第七开关管、第八开关管、第九开关管、第十开关管、第十一开关管和第十二开关管的栅极连接控制信号。
16.具体的，在本实施例中，第一变压器t1和第二变压器t2为两个相同的变压器。
17.放电过程：第一开关管s1和第三开关管s3的控制信号相同，第二开关管s2和第四开关管s4的控制信号相同，且s1、s3的开关状态与s2、s4的开关状态在一个开关周期内不同时打开，并且开通的时间均小于开关周期的50％，即变压器的原边存在死区，由副边的电容进行放电，从而保障供电不中断，当s1、s3导通时，t1、t2的副边电流isec在第一电感lr和第三电容cr的作用下，按照正弦规律变化，电流流向为t1副边绕组、t2副边绕组、s5、c2、s7、cr、lr，由此可以得到副边直流电压vbus，再由第九开关管s9、第十开关管s10、第十一开关管s11、第十二开关管s12通过控制信号组成桥式电路进行交流转换，在第二电感lo的一端输出一个与正弦波等效的脉冲序列，并通过第二电感lo和第四电容co滤除高频成分，得到纯净的正弦交流电压vac，供用电设备使用。
18.充电过程：由第九开关管s9、第十开关管s10、第十一开关管s11、第十二开关管s12和第二电感lo和第四电容co组成有图腾柱无桥pfc电路，将输入交流电压vac，整流输出高压直流电压vbus；即在vac正半周时，s10保持导通，s9保持关闭，s11为高频开关管，s12为高频续流管，当s11导通、s12关断时，vac通过s11、s10对电感lo储能；当s11关断、s12导通时，vac通过lo、s12、c2、s10对c2充电，同时电感lo释放能量；在vac负半周时，s9保持导通，s10保持关闭，s12为高频开关管，s11为高频续流管，当s12导通、s11关断时，vac通过s9、s12对电感lo储能；当s12关断、s11导通时，vac通过s9、c2、s11、lo对c2充电，同时lo释放能量，以此获得高压直流电压vbus，后级由s1-s8、t1、t2、c1、lr、cr组成全桥llc谐振电路，即，s5与s7开关状态一致，s6和s8开关状态一致，且s5、s7与s6、s8的开关状态在一个开关周期内不同时打开，s5～s8开通时间均小于开关周期的50％，整流管s1与s3状态一致，s2与s4状态一致，采用同步整流方式，可以有效降低整流管的损耗，从而实现对储能单元充电，特别的，在对储能单元进行充电时，需要考虑变压器的励磁电感。
