CN111600499A - 交直流双向变换装置及其控制方法 - Google Patents

交直流双向变换装置及其控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种交直流双向变换装置及其控制方法，该交直流双向变换装置包括整流逆变电路、直流降压升压电路、谐振隔离电压变换电路、第一控制器和第二控制器；该整流逆变电路连接公共电网，该谐振隔离电压变换电路连接负载接；该第一控制器与该整流逆变电路连接，用于给该整流逆变电路提供第一驱动发波及第一信号采集；该第二控制器分别与该直流降压升压电路、该谐振隔离电压变换电路连接，该第二控制器用于给该直流降压升压电路提供第二驱动发波及第二信号采集，用于给该谐振隔离电压变换电路提供第三驱动发波及第三信号采集；该第一控制器与该第二控制器连接。提高了交直流双向变换装置的功率利用率及效率。

Description

交直流双向变换装置及其控制方法
技术领域
本发明涉及电流变换技术领域，尤其涉及一种交直流双向变换装置及其控制方法。
背景技术
交直流双向变换广泛应用于储能***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。然而目前的交直流双向变换装置存在功率利用率低及效率低等问题。
发明内容
为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种交直流双向变换装置及其控制方法，旨在提高交直流双向变换装置的功率利用率及效率。
本发明实施例提供一种交直流双向变换装置，包括整流逆变电路、直流降压升压电路、谐振隔离电压变换电路、第一控制器和第二控制器；
所述整流逆变电路连接公共电网，所述谐振隔离电压变换电路连接负载，所述整流逆变电路、所述直流降压升压电路和所述谐振隔离电压变换电路依次连接；所述第一控制器与所述整流逆变电路连接，用于给所述整流逆变电路提供第一驱动发波及第一信号采集；
所述第二控制器分别与所述直流降压升压电路、所述谐振隔离电压变换电路连接，所述第二控制器用于给所述直流降压升压电路提供第二驱动发波及第二信号采集，用于给所述谐振隔离电压变换电路提供第三驱动发波及第三信号采集；所述第一控制器与所述第二控制器连接。
在一些实施例中，所述整流逆变电路为全桥整流逆变电路；
所述谐振隔离电压变换电路包括三相LLC隔离变换单元和直流电压变换单元，其中三相LLC通过相位交错120°。
在一些实施例中，所述全桥整流逆变电路包括第一电感、第二电感、第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管和第一电容；
所述第一电感的第二端分别与所述第一开关管的发射极第一开关管的发射极和所述第三开关管的集电极连接，所述第一开关管的集电极、所述第二开关管的集电极及所述第一电容的正极共接，所述第三开关管的发射极、所述第四开关管的发射极及所述第一电容的负极共接，所述第二电感的第二端与所述第二开关管和所述第四开关管串联中点连接；
所述第一开关管的基极、所述第二开关管的基极、所述第三开关管的基极及所述第四开关管的基极与所述第一控制器的控制端连接。
在一些实施例中，所述直流降压升压电路包括：第二电容、第五开关管、第六开关管及第三电感；
所述第五开关管的发射极、所述第六开关管的集电极及所述第三电感的第一端共接，所述第三电感的第二端与所述第二电容的正极连接，所述第六开关管的发射极与所述第二电容的负极连接；
所述第五开关管的基极、所述六开关管的栅极与所述第二控制器的第一控制端连接。
在一些实施例中，所述三相LLC隔离变换单元包括：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、第三电容、第四电容、第五电容、第四电感、第五电感、第六电感、第一变压器、第二变压器和第三变压器；
所述第七开关管的漏极、所述第八开关管的漏极及所述第九开关管的漏极共接，所述第十开关管的源极、所述第十一开关管的源极及所述第十二开关管的源极共接，所述第三电容的正极与所述第七开关管的源极和所述第十开关管的漏极串联中点连接，所述第四电容的正极与所述第八开关管的源极和所述第十一开关管的漏极串联中点连接，所述第五电容的正极与所述第九开关管的源极和所述第十二开关管的漏极串联中点连接，所述第三电容的负极与所述第四电感的第一端连接，所述第四电感的第二端与所述第一变压器的原边的第一端连接，所述第四电容的负极与所述第五电感的第一端连接，所述第五电感的第二端与所述第二变压器的原边的第一端连接，所述第五电容的负极与所述第六电感的第一端连接，所述第六电感的第二端与所述第三变压器的原边的第一端连接，所述第一变压器的原边的第二端、所述第二变压器的原边的第二端和所述第三变压器的原边的第二端并联，所述第一变压器的副边的第一端、所述第二变压器的副边的第一端和所述第三变压器的副边的第一端并联；
所述第七开关管的栅极、所述第八开关管的栅极、所述第九开关管的栅极、所述第十开关管的栅极、所述第十一开关管的栅极、所述第十二开关管的栅极与所述第二控制器的第二控制端连接。
在一些实施例中，所述直流电压变换单元包括：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、第十八开关管和第六电容；
所述第六电容的正极、所述第十三开关管的漏极、所述第十四开关管的漏极及所述第十五开关管的漏极共接，所述第五电容的负极、所述第十六开关管的源极、所述第十七开关管的源极及所述第十八开关管的源极共接；
所述第十三开关管的栅极、所述第十四开关管的栅极、所述第十五开关管的栅极、所述第十六开关管的栅极、所述第十七开关管的栅极、所述第十八开关管的栅极与所述第二控制器的第三控制端连接。
在一些实施例中，在所交直流双向变换装置中，所述第五开关管的集电极共接于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第一电容的正极的共接点；
所述第六开关管的发射极共接于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第一电容的负极的共接点；
所述第七开关管的漏极共接于所述第三电感的第二端和所述第二电容的正极的连接点；
所述第十开关管的源极共接于所述第六开关管的发射极和所述第二电容的负极的连接点；
所述第一变压器的副边的第二端与所述第十三开关管的源极和所述第十六开关管的漏极串联中点连接，所述第二变压器的副边的第二端与所述第十四开关管的源极和所述第十七开关管的漏极串联中点连接，所述第三变压器的副边的第二端与所述第十五开关管的源极和所述第十八开关管的漏极串联中点连接。
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。
本发明实施例提供一种交直流双向变换装置的控制方法，应用于如上所述的交直流双向变换装置，用于控制所述装置在充电模式和放电模式之间切换工作，所述方法包括：
当所述装置工作于充电模式时，控制所述整流逆变电路工作于交直流整流状态并输出第一预设电压值的直流电；控制所述直流降压升压电路工作于直流降压状态并输出第二预设电压值的直流电；控制所述谐振隔离电压变换电路工作于直流电压变换状态并输出第三预设电压值的直流电；
当所述装置工作于放电模式时，控制所述谐振隔离电压变换电路工作于直流电压变换状态并输出第四预设电压值的直流电；控制所述直流降压升压电路工作于直流升压状态并输出第五预设电压值的直流电；控制所述整流逆变电路工作于逆变状态并输出单相交流电。
在一些实施例中，，所述控制所述整流逆变电路工作于交直流整流状态并输出第一预设电压值的直流电包括，根据单相交流电压采样信号、第一预设电压值及第一电容的电压值来给所述整流逆变电路施加第一PWM驱动信号，以使所述整流逆变电路输出所述第一预设电压值的直流电；
所述控制所述直流降压升压电路工作于直流降压状态并输出第二预设电压值的直流电包括，根据所述谐振隔离电压变换电路的输出电流采样信号、所述第二预设电压值及所述第三预设电压值来给所述直流降压升压电路施加第二PWM驱动信号，以使所述直流降压升压电路输出所述第二预设电压值的直流电；
所述控制所述谐振隔离电压变换电路工作于直流电压变换状态并输出第三预设电压值的直流电包括：给所述谐振隔离电压变换电路施加第三PWM驱动信号，以使所述谐振隔离电压变换电路输出第三预设电压值的直流电。
本发明实施例提供一种交直流双向变换装置，包括整流逆变电路、直流降压升压电路、谐振隔离电压变换电路、第一控制器和第二控制器；所述整流逆变电路连接公共电网，所述谐振隔离电压变换电路连接负载，所述整流逆变电路、所述直流降压升压电路和所述谐振隔离电压变换电路依次连接；所述第一控制器与所述整流逆变电路连接，用于给所述整流逆变电路提供第一驱动发波及第一信号采集；所述第二控制器分别与所述直流降压升压电路、所述谐振隔离电压变换电路连接，所述第二控制器用于给所述直流降压升压电路提供第二驱动发波及第二信号采集，用于给所述谐振隔离电压变换电路提供第三驱动发波及第三信号采集；所述第一控制器与所述第二控制器连接。提高交直流双向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发明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发明实施例，但并不构成对本发明实施例的限制。在附图中：
图1为本发明一实施例提供的交直流双向变换装置的结构示意图；
图2为本发明另一实施例提供的交直流双向变换装置的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的交直流双向变换装置的全桥整流逆变电路的示意图；
图4为本发明实施例提供的交直流双向变换装置的直流降压升压电路的示意图；
图5为本发明实施例提供的交直流双向变换装置的谐振隔离电压变换电路的三相LLC隔离变换单元的示意图；
图6为本发明实施例提供的交直流双向变换装置的谐振隔离电压变换电路的直流电压变换单元的示意图；
图7为本发明实施例提供的交直流双向变换装置的电路示意图；
图8为本发明实施例提供的交直流双向变换装置在充电模式下的控制方法的流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明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发明，并不用于限定本发明。
图1为本发明实施例提供的一种交直流双向变换装置的结构示意图，如图1所示，该交直流双向变换装置包括：整流逆变电路、直流降压升压电路、谐振隔离电压变换电路、第一控制器和第二控制器；所述整流逆变电路连接公共电网，所述谐振隔离电压变换电路连接负载，所述整流逆变电路、所述直流降压升压电路和所述谐振隔离电压变换电路依次连接；所述第一控制器与所述整流逆变电路连接，用于给所述整流逆变电路提供第一驱动发波及第一信号采集；所述第二控制器分别与所述直流降压升压电路、所述谐振隔离电压变换电路连接，所述第二控制器用于给所述直流降压升压电路提供第二驱动发波及第二信号采集，用于给所述谐振隔离电压变换电路提供第三驱动发波及第三信号采集；所述第一控制器与所述第二控制器连接。
具体地，所示整流逆变电路连接公共电网，所示谐振隔离电压变换电路连接负载，所示负载包括储能电池、电池检测设备、电池化成设备、电池分容设备等。在充电模式下，所述整流逆变电路用于将接入的交流电转换为第一预设电压值的直流电，并输出给直流降压升压电路；所述直流降压升压电路用于对输入的第一预设电压值的直流电的电压进行电压变换，具体地是将第一预设电压值的直流电的电压降低，得到降压后的第二预设电压值的直流电，并输出给谐振隔离电压变换电路；所述谐振隔离电压变换电路用于对输入的第二预设电压值的直流电进行谐振整流得到第三预设电压值的直流电，并输出给负载，进一步是以恒压限流的方式输出直流电。
在放电模式下，所述谐振隔离电压变换电路用于对输入的直流电进行谐振整流得到第四预设电压值的直流电，并输出给所述直流降压升压电路；所述直流降压升压电路用于对输入的所述第四预设电压值的直流电的电压进行电压变换，具体地是将所述第四预设电压值的直流电的电压升高，得到升压后的第五预设电压值的直流电，并输出给所述整流逆变电路，所述整流逆变电路用于将输入的第五预设电压值的直流电转换为单相交流电，并输出给公共电网。
所述第一控制器与所述整流逆变电路连接，用于给所述整流逆变电路提供第一驱动发波及第一信号采集，在一些实施例中还提供第一保护控制。具体地，在充电模式或者放电模式下，第一控制器根据采集的第一信号及第一预设电压值或第一预设电压范围值来对所述整流逆变电路发出所述第一驱动发波，进而控制所述整流逆变电路的占空比及电流变换，达到输出第一预设电压值的直流电或者单相交流电的目的，也即在充电模式下控制所述整流逆变电路输出所述第一预设电压值的直流电，比如390VDC；在放电模式下控制所述整流逆变电路输出单相交流电。第一保护控制可以是通过控制所述整流逆变电路中各个开关管的导通或断开来实现。
所述第二控制器与所述直流降压升压电路连接，用于给所述直流降压升压电路提供第二驱动发波及第二信号采集，在一些实施例中还提供第二保护控制。具体地，在充电模式或者放电模式下，第二控制器根据采集的第二信号及第二预设电压值或第二预设电压范围值来对所述直流降压升压电路发出所述第二驱动发波，进而控制所述直流降压升压电路的占空比，达到输出预设电压值的直流电的目的，也即在充电模式下控制所述直流降压升压电路输出所述第二预设电压值的直流电，比如340VDC；在放电模式下控制所述直流降压升压电路输出第五预设电压值的直流电，比如390VDC。第二保护控制可以是通过控制所述直流降压升压电路中各个开关管的导通或断开来实现。
所述第二控制器与所述谐振隔离电压变换电路连接，用于给所述谐振隔离电压变换电路提供第三驱动发波及第三信号采集，在一些实施例中还提供第三保护控制。具体地，在充电模式或者放电模式下，第二控制器根据采集的第三信号及第三预设电压值或第三预设电压范围值来对所述谐振隔离电压变换电路发出所述第三驱动发波，进而控制所述谐振隔离电压变换电路的占空比，达到输出预设电压值的直流电的目的，也即在充电模式下控制所述谐振隔离电压变换电路输出所述第三预设电压值的直流电，比如空载85V，满载84V；在放电模式下控制所述谐振隔离电路输出第四预设电压值的直流电，比如340VDC。第三保护控制可以是通过控制所述谐振隔离电压变换电路中各个开关管的导通或断开来实现。
在一些实施例中，第一预设电压值和第五预设电压值是相同的，第二预设电压值和第四预设电压值是相同的。
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，当所述交直流双向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。
本发明实施例提供的一种交直流双向变换装置包括：整流逆变电路、直流降压升压电路、谐振隔离电压变换电路、第一控制器和第二控制器；所述整流逆变电路连接公共电网，所述谐振隔离电压变换电路连接负载，所述整流逆变电路、所述直流降压升压电路和所述谐振隔离电压变换电路依次连接；所述第一控制器与所述整流逆变电路连接，用于给所述整流逆变电路提供第一驱动发波及第一信号采集；所述第二控制器分别与所述直流降压升压电路、所述谐振隔离电压变换电路连接，所述第二控制器用于给所述直流降压升压电路提供第二驱动发波及第二信号采集，用于给所述谐振隔离电压变换电路提供第三驱动发波及第三信号采集；所述第一控制器与所述第二控制器连接，适用于大功率场合，可以提高功率利用率及效率。
在一些实施例中，所述整流逆变电路和所述直流降压升压电路中的开关管为IGBT管。通过IGBT交替工作，减少一半开关电流，适用于大功率场合，有利于提供效率。
在一些实施例中，所述谐振隔离电压变换电路中的开关管由MOS管和寄生二极管构成。
图2为本发明另一实施例提供的交直流双向变换装置的结构示意图，如图2所示，在一些实施例中，所述整流逆变电路为全桥整流逆变电路；所述谐振隔离电压变换电路包括三相LLC隔离变换单元和直流电压变换单元，其中三相LLC通过相位交错120°。三相LLC通过相位交错120°实现了低输出纹波，提高了电路元器件的利用率。
图3为本发明实施例提供的交直流双向变换装置的全桥整流逆变电路的示意图，如图3所示，在一些实施例中，所述全桥整流逆变电路包括第一电感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和第一电容C1；所述第一电感L1的第二端分别与所述第一开关管Q1的源极和所述第三开关管Q3的漏极连接，所述第一开关管的集电极、所述第二开关管Q2的漏极及所述第一电容C1的正极共接，所述第三开关管Q3的源极、所述第四开关管Q4的源极及所述第一电容C1的负极共接，所述第二电感L2的第二端与所述第二开关管Q2和所述第四开关管Q4串联中点连接；所述第一开关管Q1的栅极、所述第二开关管Q2的栅极、所述第三开关管Q3的栅极及所述第四开关管Q4的栅极与所述第一控制器的控制端连接。具体地，开关管Q1、第二开关管Q2、第三开关管Q3和第四开关管Q4可以为IGBT管，本发明实施例采用全桥整流逆变电路，通过IGBT交替工作，减少一半开关电流，适用于大功率场合，有利于提供效率。
图4为本发明实施例提供的交直流双向变换装置的直流降压升压电路的示意图，如图4所示，在一些实施例中，所述直流降压升压电路包括：第二电容C2、第五开关管Q5、第六开关管Q6及第三电感L3；所述第五开关管Q5的源极、所述第六开关管Q6的漏极及所述第三电感L3的第一端共接，所述第三电感L3的第二端与所述第二电容C2的正极连接，所述第六开关管Q6的源极与所述第二电容C2的负极连接；所述第五开关管Q5的栅极、所述六开关管的栅极与所述第二控制器的第一控制端连接。具体地，第五开关管Q5和第六开关管Q6可以是IGBT管，通过IGBT交替工作，减少一半开关电流，适用于大功率场合，有利于提供效率。
图5为本发明实施例提供的交直流双向变换装置的谐振隔离电压变换电路的三相LLC隔离变换单元的示意图，如图5所示，在一些实施例中，所述三相LLC隔离变换单元包括：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、第三电容C3、第四电容C4、第五电容C5、第四电感L4、第五电感L5、第六电感L6、第一变压器T1、第二变压器T2和第三变压器T3；所述第七开关管Q7的漏极、所述第八开关管Q8的漏极及所述第九开关管Q9的漏极共接，所述第十开关管Q10的源极、所述第十一开关管Q11的源极及所述第十二开关管Q12的源极共接，所述第三电容C3的正极与所述第七开关管Q7的源极和所述第十开关管Q10的漏极串联中点连接，所述第四电容C4的正极与所述第八开关管Q8的源极和所述第十一开关管Q11的漏极串联中点连接，所述第五电容C5的正极与所述第九开关管Q9的源极和所述第十二开关管Q12的漏极串联中点连接，所述第三电容C3的负极与所述第四电感L4的第一端连接，所述第四电感L4的第二端与所述第一变压器T1的原边的第一端连接，所述第四电容C4的负极与所述第五电感L5的第一端连接，所述第五电感L5的第二端与所述第二变压器T2的原边的第一端连接，所述第五电容C5的负极与所述第六电感L6的第一端连接，所述第六电感L6的第二端与所述第三变压器T3的原边的第一端连接，所述第一变压器T1的原边的第二端、所述第二变压器T2的原边的第二端和所述第三变压器T3的原边的第二端并联，所述第一变压器T1的副边的第一端、所述第二变压器T2的副边的第一端和所述第三变压器T3的副边的第一端并联；所述第七开关管Q7的栅极、所述第八开关管Q8的栅极、所述第九开关管Q9的栅极、所述第十开关管Q10的栅极、所述第十一开关管Q11的栅极、所述第十二开关管Q12的栅极与所述第二控制器的第二控制端连接。具体地，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由MOS管和寄生二级管构成。本发明实施例提供的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为本发明实施例提供的交直流双向变换装置的谐振隔离电压变换电路的直流电压变换单元的示意图，如图6所示，在一些实施例中，所述直流电压变换单元包括：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和第六电容C6；所述第六电容C6的正极、所述第十三开关管Q13的漏极、所述第十四开关管Q14的漏极及所述第十五开关管Q15的漏极共接，所述第五电容C5的负极、所述第十六开关管Q16的源极、所述第十七开关管Q17的源极及所述第十八开关管Q18的源极共接；所述第十三开关管Q13的栅极、所述第十四开关管Q14的栅极、所述第十五开关管Q15的栅极、所述第十六开关管Q16的栅极、所述第十七开关管Q17的栅极、所述第十八开关管Q18的栅极与所述第二控制器的第三控制端连接。具体地，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由MOS管和寄生二级管构成。
图7为本发明实施例提供的交直流双向变换装置的电路示意图，如图7所示，在一些实施例中，在所交直流双向变换装置中，所述第五开关管Q5的漏极共接于所述第一开关管的集电极、所述第二开关管Q2的漏极和所述第一电容C1的正极的共接点；所述第六开关管Q6的源极共接于所述第三开关管Q3的源极、所述第四开关管Q4的源极和所述第一电容C1的负极的共接点；所述第七开关管Q7的漏极共接于所述第三电感L3的第二端和所述第二电容C2的正极的连接点；所述第十开关管Q10的源极共接于所述第六开关管Q6的源极和所述第二电容C2的负极的连接点；所述第一变压器T1的副边的第二端与所述第十三开关管Q13的源极和所述第十六开关管Q16的漏极串联中点连接，所述第二变压器T2的副边的第二端与所述第十四开关管Q14的源极和所述第十七开关管Q17的漏极串联中点连接，所述第三变压器T3的副边的第二端与所述第十五开关管Q15的源极和所述第十八开关管Q18的漏极串联中点连接。
本发明实施例提供一种交直流双向变换装置的控制方法，应用于上述任意一实施例所述的交直流双向变换装置，所述控制方法用于控制所述装置在充电模式和放电模式之间切换工作，所述方法包括：当所述装置工作于充电模式时，控制所述整流逆变电路工作于交直流整流状态并输出第一预设电压值的直流电；控制所述直流降压升压电路工作于直流降压状态并输出第二预设电压值的直流电；控制所述谐振隔离电压变换电路工作于直流电压变换状态并输出第三预设电压值的直流电；当所述装置工作于放电模式时，控制所述谐振隔离电压变换电路工作于直流电压变换状态并输出第四预设电压值的直流电；控制所述直流降压升压电路工作于直流升压状态并输出第五预设电压值的直流电；控制所述整流逆变电路工作于逆变状态并输出单相交流电。
图8为本发明实施例提供的交直流双向变换装置在充电模式下的控制方法的流程图，如图8所示，在一些实施例中，交直流双向变换装置在充电模式下的控制方法包括如下步骤：
步骤S11：根据单相交流电压采样信号、第一预设电压值及第一电容的电压值来给所述整流逆变电路施加第一PWM驱动信号，以使所述整流逆变电路输出所述第一预设电压值的直流电；
步骤S12：根据所述谐振隔离电压变换电路的输出电流采样信号、所述第二预设电压值及所述第三预设电压值来给所述直流降压升压电路施加第二PWM驱动信号，以使所述直流降压升压电路输出所述第二预设电压值的直流电；
步骤S13：给所述谐振隔离电压变换电路施加第三PWM驱动信号，以使所述谐振隔离电压变换电路输出第三预设电压值的直流电。
本发明以一具体实例说明该交直流双向变换装置的控制方法，包括充电模式下的控制和放电模式下的控制。
充电模式下：电路是交直流整流、直流降压、直流-直流电压变换。
步骤21：根据输入单相交流电电压采样信号的锁相，判断并分析输入母线交流电压当前所处的相位和幅值。
步骤22：得到母线交流电压相位和幅值后，对第一开关管Q1和第四开关管Q4施加和母线相位、幅值相关的PWM驱动信号。在交流正弦波正半周期内，使第一开关管Q1、第三开关管Q3高频交替导通、关断，第二开关管Q2持续关断，第四开关管Q4持续导通。在交流正弦波负半周期内，使第二开关管Q2、第四开关管Q4高频交替导通、关断，第一开关管Q1持续关断，第三开关管Q3持续导通。
步骤23：在步骤2的PWM驱动信号发波模式基础上，根据第一电容上的电压和第一基准电压(即第一预设电压值，比如390VDC)差值，调整PWM驱动信号发波，以第一PWM驱动信号发波，实现调整占空比，以得到和第一基准电压相同的输出电压。
步骤24：在直流降压电路中，根据谐振隔离电压变换电路输出电流的采样计算得到直流降压电路输出电压基准值(即第二预设电压值，比如340VDC)，对第五开关管Q5、第六开关管Q6施加第二PWM驱动信号，使第五开关管Q5、第六开关管Q6高频交替导通。导通占空比与直流降压电路输出电压基准值(即第二预设电压值，比如340VDC)和直流降压电路输入电压采样的差值相关。在该交直流双向变换装置的预设的输出电压范围值内(比如84V-85V范围内)，谐振隔离电压变换电路的输出电压基准和输出电流成线性关系，并且一一对应。:
步骤25：在所述谐振隔离电压变换电路中，施加第三PWM驱动信号，第三PWM驱动信号导通的占空比可以是50％，也可以根据需要进行设定。
步骤26：此时，交直流整流电路输出电压将被拉低，根据交直流整流电路输出电压采样和第一基准电压的差值，施加驱动信号到第一至第四开关管，使交直流整流电路输出电压和第一基准电压一致。
放电模式下：电路是谐振隔离电压变换、直流升压、逆变。
步骤31：在所述谐振隔离电压变换电路中，施加第四PWM驱动信号，第四PWM驱动信号导通的占空比可以是50％，也可以根据需要进行设定。
步骤32：直流升压电路中，根据谐振隔离电压变换电路输出电流的采样、放电满载电压(比如86V)、第四预设电压值(比如340V)及第五预设电压值(比如390V)，调整驱动信号发波，给直流升压电路施加第五PWM驱动信号，以使直流升压电路输出第五预设电压值的直流电，其中放电满载电压为谐振隔离电压变换电路的预设的输入电压，第四预设电压值为谐振隔离电压变换电路在放电回路上的输出电压。
步骤33：在逆变电路中，根据第五预设电压值及电网的单相交流电压值，调整驱动信号，给逆变电路施加第六PWM驱动信号，实现电能的馈网。
本发明实施例提供的一种交直流双向变换装置将后级负载或者源的能量通过变换，升压，逆变，最终送到供电电网上，节省资源和成本。
本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集，所述指令、所述程序、所述代码集或所述指令集由所述处理器加载并执行以实现上述实施例的应用于交直流双向变换装置的控制方法中所具有的操作。
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发明实施例的可选实施方式，但是，本发明实施例并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明实施例的技术构思范围内，可以对本发明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发明实施例的保护范围。
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，本发明实施例对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明实施例的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明实施例的思想，其同样应当视为本发明实施例所公开的内容。

Claims (10)

1.一种交直流双向变换装置，其特征在于，包括整流逆变电路、直流降压升压电路、谐振隔离电压变换电路、第一控制器和第二控制器；
所述整流逆变电路连接公共电网，所述谐振隔离电压变换电路连接负载，所述整流逆变电路、所述直流降压升压电路和所述谐振隔离电压变换电路依次连接；
所述第一控制器与所述整流逆变电路连接，用于给所述整流逆变电路提供第一驱动发波及第一信号采集；
所述第二控制器分别与所述直流降压升压电路、所述谐振隔离电压变换电路连接，所述第二控制器用于给所述直流降压升压电路提供第二驱动发波及第二信号采集，用于给所述谐振隔离电压变换电路提供第三驱动发波及第三信号采集；
所述第一控制器与所述第二控制器连接。
2.根据权利要求1所述的交直流双向变换装置，其特征在于，所述整流逆变电路为全桥整流逆变电路；
所述谐振隔离电压变换电路包括三相LLC隔离变换单元和直流电压变换单元，其中三相LLC通过相位交错120°。
3.根据权利要求2所述的交直流双向变换装置，其特征在于，所述全桥整流逆变电路包括第一电感、第二电感、第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管和第一电容；
所述第一电感的第二端分别与所述第一开关管的发射极第一开关管的发射极和所述第三开关管的集电极连接，所述第一开关管的集电极、所述第二开关管的集电极及所述第一电容的正极共接，所述第三开关管的发射极、所述第四开关管的发射极及所述第一电容的负极共接，所述第二电感的第二端与所述第二开关管和所述第四开关管串联中点连接；
所述第一开关管的基极、所述第二开关管的基极、所述第三开关管的基极及所述第四开关管的基极与所述第一控制器的控制端连接。
4.根据权利要求3所述的交直流双向变换装置，其特征在于，所述直流降压升压电路包括：第二电容、第五开关管、第六开关管及第三电感；
所述第五开关管的发射极、所述第六开关管的集电极及所述第三电感的第一端共接，所述第三电感的第二端与所述第二电容的正极连接，所述第六开关管的发射极与所述第二电容的负极连接；
所述第五开关管的基极、所述六开关管的栅极与所述第二控制器的第一控制端连接。
5.根据权利要求4所述的交直流双向变换装置，其特征在于，所述三相LLC隔离变换单元包括：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、第三电容、第四电容、第五电容、第四电感、第五电感、第六电感、第一变压器、第二变压器和第三变压器；
所述第七开关管的漏极、所述第八开关管的漏极及所述第九开关管的漏极共接，所述第十开关管的源极、所述第十一开关管的源极及所述第十二开关管的源极共接，所述第三电容的正极与所述第七开关管的源极和所述第十开关管的漏极串联中点连接，所述第四电容的正极与所述第八开关管的源极和所述第十一开关管的漏极串联中点连接，所述第五电容的正极与所述第九开关管的源极和所述第十二开关管的漏极串联中点连接，所述第三电容的负极与所述第四电感的第一端连接，所述第四电感的第二端与所述第一变压器的原边的第一端连接，所述第四电容的负极与所述第五电感的第一端连接，所述第五电感的第二端与所述第二变压器的原边的第一端连接，所述第五电容的负极与所述第六电感的第一端连接，所述第六电感的第二端与所述第三变压器的原边的第一端连接，所述第一变压器的原边的第二端、所述第二变压器的原边的第二端和所述第三变压器的原边的第二端并联，所述第一变压器的副边的第一端、所述第二变压器的副边的第一端和所述第三变压器的副边的第一端并联；
所述第七开关管的栅极、所述第八开关管的栅极、所述第九开关管的栅极、所述第十开关管的栅极、所述第十一开关管的栅极、所述第十二开关管的栅极与所述第二控制器的第二控制端连接。
6.根据权利要求5所述的交直流双向变换装置，其特征在于，所述直流电压变换单元包括：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、第十八开关管和第六电容；
所述第六电容的正极、所述第十三开关管的漏极、所述第十四开关管的漏极及所述第十五开关管的漏极共接，所述第五电容的负极、所述第十六开关管的源极、所述第十七开关管的源极及所述第十八开关管的源极共接；
所述第十三开关管的栅极、所述第十四开关管的栅极、所述第十五开关管的栅极、所述第十六开关管的栅极、所述第十七开关管的栅极、所述第十八开关管的栅极与所述第二控制器的第三控制端连接。
7.根据权利要求6所述的交直流双向变换装置，其特征在于，在所交直流双向变换装置中，所述第五开关管的集电极共接于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第一电容的正极的共接点；
所述第六开关管的发射极共接于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第一电容的负极的共接点；
所述第七开关管的漏极共接于所述第三电感的第二端和所述第二电容的正极的连接点；
所述第十开关管的源极共接于所述第六开关管的发射极和所述第二电容的负极的连接点；
所述第一变压器的副边的第二端与所述第十三开关管的源极和所述第十六开关管的漏极串联中点连接，所述第二变压器的副边的第二端与所述第十四开关管的源极和所述第十七开关管的漏极串联中点连接，所述第三变压器的副边的第二端与所述第十五开关管的源极和所述第十八开关管的漏极串联中点连接。
8.根据权利要求1所述的交直流双向变换装置，其特征在于，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。
9.一种交直流双向变换装置的控制方法，应用于权利要求1-8任意一项所述的交直流双向变换装置，其特征在于，用于控制所述装置在充电模式和放电模式之间切换工作，所述方法包括：
当所述装置工作于充电模式时，控制所述整流逆变电路工作于交直流整流状态并输出第一预设电压值的直流电；控制所述直流降压升压电路工作于直流降压状态并输出第二预设电压值的直流电；控制所述谐振隔离电压变换电路工作于直流电压变换状态并输出第三预设电压值的直流电；
当所述装置工作于放电模式时，控制所述谐振隔离电压变换电路工作于直流电压变换状态并输出第四预设电压值的直流电；控制所述直流降压升压电路工作于直流升压状态并输出第五预设电压值的直流电；控制所述整流逆变电路工作于逆变状态并输出单相交流电。
10.根据权利要求9所述的控制方法，其特征在于，所述控制所述整流逆变电路工作于交直流整流状态并输出第一预设电压值的直流电包括，根据单相交流电压采样信号、第一预设电压值及第一电容的电压值来给所述整流逆变电路施加第一PWM驱动信号，以使所述整流逆变电路输出所述第一预设电压值的直流电；
所述控制所述直流降压升压电路工作于直流降压状态并输出第二预设电压值的直流电包括，根据所述谐振隔离电压变换电路的输出电流采样信号、所述第二预设电压值及所述第三预设电压值来给所述直流降压升压电路施加第二PWM驱动信号，以使所述直流降压升压电路输出所述第二预设电压值的直流电；
所述控制所述谐振隔离电压变换电路工作于直流电压变换状态并输出第三预设电压值的直流电包括：给所述谐振隔离电压变换电路施加第三PWM驱动信号，以使所述谐振隔离电压变换电路输出第三预设电压值的直流电。
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