CN117335666A - 基于交错Boost和双有源桥的三端口DC-AC变换器 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种基于交错Boost和双有源桥的三端口DC‑AC变换器，该电路包括变压器、第一桥臂、第二桥臂、第一电感、第一电容、第一直流端口、第二直流端口、第三桥臂、第四桥臂、第二电感、第二电容、全桥逆变电路、滤波电路、交流端口；其中，第一桥臂、第二桥臂、第三桥臂、第四桥臂中所包含的两个开关管的开关信号均互补。上述的三端口DC‑AC变换器，设置第一直流端口及第二直流端口任一端口输入直流电，在电路器件更少的情况下实现两路直流输入，相同应用功能下大幅简化了电路结构。
Description
技术领域
本申请涉及电路的技术领域，尤其涉及一种基于交错Boost和双有源桥的三端口DC-AC变换器。
背景技术
双有源桥型单级式DC-AC变换器是近年来得到广泛应用的一种电路器件，其通过一级结构实现双向升降压交直流变换，并可实现所有功率开关器件的软开关运行；并且由于其不含有大容值电解电容，相比于两级式结构，其功率密度和使用寿命均显著提高。因此，双有源桥型单级式DC-AC变换器所具有的双向宽电压变换范围、高效率、长寿命、高功率密度等优点，很好地适应了交流并网型储能***的特殊需求，具有广阔的应用前景。
然而，传统技术方法的双有源桥型单级式DC-AC变换器中直流侧通常仅包含一个直流输入端口，若需要多个直流输入往往需要多个DC-DC拓扑并联使用，所需器件较多，成本较高。多端口变换器(MPC)是基于可再生能源的电力***的重要组成部分,可以在较少器件情况下实现多直流输入的使用功能，从而有助于解决上述问题，然而现有技术方法中的MPC通常用于直流到直流电源转换,当可再生能源为电网或任何交流设备供电时，需要额外的直流-交流级。因此，现有技术中双有源桥型单级式DC-AC变换器在面对诸如光伏发电等存在多路直流输入的情况时，往往存在多个DC-DC拓扑并联使用导致电路结构复杂的问题。
发明内容
本申请实施例提供了一种基于交错Boost和双有源桥的三端口DC-AC变换器，旨在解决传统双有源桥型单级式DC-AC变换器在面对多路直流输入的情况时所存在的多个DC-DC拓扑并联使用导致电路结构复杂的问题。
为解决上述技术问题，本申请实施例公开了一种基于交错Boost和双有源桥的三端口DC-AC变换器，其中，包括：
变压器，包括第一绕组和第二绕组，所述第一绕组包括第一端和第二端，所述第二绕组包括第三端和第四端；
第一桥臂，包括串联的第一开关管和第二开关管，所述第一开关管与所述第二开关管之间连接形成第一连接点；
第二桥臂，包括串联的第三开关管和第四开关管，所述第三开关管与所述第四开关管之间连接形成第二连接点，所述第二连接点电连接所述第一绕组的第二端，所述第二桥臂与所述第一桥臂并联以形成第三连接点和第四连接点；
第一电感，所述第一电感的一端电连接所述第一绕组的第一端，所述第一电感的另一端电连接所述第一连接点；
第一电容，所述第一电容的两端分别电连接所述第三连接点、所述第四连接点；
第一直流端口，所述第一直流端口的输出端分别电连接所述第三连接点、所述第四连接点；
第二直流端口，所述第二直流端口的输出端分别电连接所述第一连接点、所述第二连接点以及所述第四连接点；
第三桥臂，包括串联的第五开关管和第六开关管，所述第五开关管与所述第六开关管之间连接形成第五连接点；
第四桥臂，包括串联的第七开关管和第八开关管，所述第七开关管与所述第八开关管之间连接形成第六连接点，所述第六连接点电连接所述第二绕组的第四端，所述第四桥臂与所述第五桥臂并联以形成第七连接点和第八连接点；
第二电感，所述第二电感的一端电连接所述第二绕组的第三端，所述第二电感的另一端电连接所述第五连接点；
第二电容，所述第二电容的两端分别电连接所述第七连接点、所述第八连接点；
全桥逆变电路，包括第五端、第六端、第七端以及第八端，所述第五端电连接所述第七连接点，所述第六端电连接所述第八连接点；
滤波电路，所述滤波电路的输入端分别电连接所述第七端、所述第八端；
交流端口，所述交流端口的输入端电连接所述滤波电路的输出端；
其中，所述第一桥臂、所述第二桥臂、所述第三桥臂、所述第四桥臂中所包含的两个开关管的开关信号均互补。
所述的基于交错Boost和双有源桥的三端口DC-AC变换器，其中，所述第一桥臂、所述第二桥臂、所述第三桥臂、所述第四桥臂至少一条桥臂上的其中一个开关管的开关信号的占空比为预设阈值。
所述的基于交错Boost和双有源桥的三端口DC-AC变换器，其中，所述第一桥臂、所述第二桥臂、所述第三桥臂、所述第四桥臂中每一桥臂上的两个开关管的开关信号的占空比均为预设阈值，所述预设阈值为50％。
所述的基于交错Boost和双有源桥的三端口DC-AC变换器，其中，还包括第三电感和第四电感；
其中，所述第三电感的一端电连接所述第一连接点，所述第三电感的另一端与所述第四电感电连接以形成第九连接点，所述第四电感的一端电连接所述第二连接点，所述第九连接点电连接所述第二直流端口的输出端。
所述的基于交错Boost和双有源桥的三端口DC-AC变换器，其中，所述第一直流端口的输入端、所述第二直流端口的输入端分别电连接光伏板的两个PV端，所述交流端口的输出端接入电网。
所述的基于交错Boost和双有源桥的三端口DC-AC变换器，其中，所述第一直流端口的输入端电连接电池，所述第二直流端口的输入端电连接光伏板的PV端，所述交流端口的输出端接入电网；或
所述第一直流端口的输入端电连接光伏板的PV端，所述第二直流端口的输入端电连接电池，所述交流端口的输出端接入电网。
所述的基于交错Boost和双有源桥的三端口DC-AC变换器，其中，所述全桥逆变电路包括第五桥臂和第六桥臂，所述第五桥臂与所述第六桥臂并联在所述第七连接点、所述第八连接点之间；
其中，所述第五桥臂包括串联的第九开关管和第十开关管，所述第九开关管与所述第十开关管之间连接形成第十连接点，所述第十连接点电连接所述滤波电路的输入端；
所述第六桥臂包括串联的第十一开关管和第十二开关管，所述第十一开关管与所述第十二开关管之间连接形成第十一连接点，所述第十一连接点电连接所述滤波电路的输入端；
所述第五桥臂、所述第六桥臂中所包含的两个开关管的开关信号均互补，所述第五桥臂、所述第六桥臂中至少一个开关的占空比为50％。
所述的基于交错Boost和双有源桥的三端口DC-AC变换器，其中，所述第一开关管、所述第二开关管、所述第三开关管、所述第四开关管、所述第五开关管、所述第六开关管、所述第七开关管、所述第八开关管、所述第九开关管、所述第十开关管、所述第十一开关管以及所述第十二开关管为二极管、MOS管、晶闸管中的任意一种。
所述的基于交错Boost和双有源桥的三端口DC-AC变换器，其中，所述第九开关管、所述第十开关管为晶闸管。
所述的基于交错Boost和双有源桥的三端口DC-AC变换器，其中，所述滤波电路包括第五电感、第六电感以及第三电容；
其中，所述第五电感的一端电连接所述第十连接点，所述第五电感的另一端电连接所述第六电感以形成第十二连接点，所述第六电感的一端电连接所述交流端口的输入端，所述第三电容的一端电连接所述第十二连接点，所述电容的另一端分别电连接所述第十一连接点、所述交流端口的输入端。
本申请实施例公开了一种基于交错Boost和双有源桥的三端口DC-AC变换器，该电路包括变压器、第一桥臂、第二桥臂、第一电感、第一电容、第一直流端口、第二直流端口、第三桥臂、第四桥臂、第二电感、第二电容、全桥逆变电路、滤波电路、交流端口；其中，第一桥臂、第二桥臂、第三桥臂、第四桥臂中所包含的两个开关管的开关信号均互补。上述的三端口DC-AC变换器，设置第一直流端口及第二直流端口任一端口输入直流电，在电路器件更少的情况下实现两路直流输入，相同应用功能下大幅简化了电路结构。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例技术方案，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申请的一些实施例，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为本申请实施例提供的基于交错Boost和双有源桥的三端口DC-AC变换器的电路结构图；
图2为本申请实施例提供的基于交错Boost和双有源桥的三端口DC-AC变换器的等效电路结构图；
图3为本申请实施例提供的基于交错Boost和双有源桥的三端口DC-AC变换器的另一等效电路结构图；
图4为本申请实施例提供的基于交错Boost和双有源桥的三端口DC-AC变换器的又一等效电路结构图；
图5为本申请实施例提供的基于交错Boost和双有源桥的三端口DC-AC变换器的再一等效电路结构图。
附图标记：20、全桥逆变电路；30、滤波电路；Port-1、第一直流端口；Port-2、第二直流端口；Port-3、交流端口；L1、第一电感；L2、第二电感；L3、第三电感；L4、第四电感；L5、第五电感；L6、第六电感；S1、第一开关管；S2、第二开关管；S3、第三开关管；S4、第四开关管；S5、第五开关管；S6、第六开关管；S7、第七开关管；S8、第八开关管；Q1、第九开关管；Q2、第十开关管；S9、第十一开关管；S10、第十二开关管；C1、第一电容；C3、第二电容；C2、第三电容；T、变压器；1、第一连接点；2、第二连接点；3、第三连接点；4、第四连接点；5、第五连接点；6、第六连接点；7、第七连接点；8、第八连接点；9、第九连接点；10、第十连接点。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
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，在本申请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申请。如在本申请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。
还应当进一步理解，在本申请说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
本申请实施例公开了一种基于交错Boost和双有源桥的三端口DC-AC变换器，如图1所示，其中，包括：变压器T，包括第一绕组和第二绕组，所述第一绕组包括第一端和第二端，所述第二绕组包括第三端和第四端；第一桥臂，包括串联的第一开关管S1和第二开关管S2，所述第一开关管S1与所述第二开关管S2之间连接形成第一连接点1；第二桥臂，包括串联的第三开关管S3和第四开关管S4，所述第三开关管S3与所述第四开关管S4之间连接形成第二连接点2，所述第二连接点2电连接所述第一绕组的第二端，所述第二桥臂与所述第一桥臂并联以形成第三连接点3和第四连接点4；第一电感L1，所述第一电感L1的一端电连接所述第一绕组的第一端，所述第一电感L1的另一端电连接所述第一连接点1；第一电容C1，所述第一电容C1的两端分别电连接所述第三连接点3、所述第四连接点4；第一直流端口Port-1，所述第一直流端口Port-1的输出端分别电连接所述第三连接点3、所述第四连接点4；第二直流端口Port-2，所述第二直流端口Port-2的输出端分别电连接所述第一连接点1、所述第二连接点2以及所述第四连接点4；第三桥臂，包括串联的第五开关管S5和第六开关管S6，所述第五开关管S5与所述第六开关管S6之间连接形成第五连接点5；第四桥臂，包括串联的第七开关管S7和第八开关管S8，所述第七开关管S7与所述第八开关管S8之间连接形成第六连接点6，所述第六连接点6电连接所述第二绕组的第四端，所述第四桥臂与所述第五桥臂并联以形成第七连接点7和第八连接点8；第二电感L2，所述第二电感L2的一端电连接所述第二绕组的第三端，所述第二电感L2的另一端电连接所述第五连接点5；第二电容C3，所述第二电容C3的两端分别电连接所述第七连接点7、所述第八连接点8；全桥逆变电路20，包括第五端、第六端、第七端以及第八端，所述第五端电连接所述第七连接点7，所述第六端电连接所述第八连接点8；滤波电路30，所述滤波电路30的输入端分别电连接所述第七端、所述第八端；交流端口Port-3，所述交流端口Port-3的输入端电连接所述滤波电路30的输出端；其中，其中，所述第一桥臂、所述第二桥臂、所述第三桥臂、所述第四桥臂中所包含的两个开关管的开关信号均互补。
本申请实施例提出的三端口DC-AC变换器由三部分电路结构组成，包括前级配置的升压变换器，以及全桥逆变电路20及滤波电路30，其中升压变换器也即是作为基于交错Boost和双有源桥的三端口DC-DC升压电路，升压变换器的第一直流端口Port-1及第二直流端口Port-2均为直流输入端口，也即升压变换器包含两个直流输入端，可通过控制开关信号(如通过MCU控制信号输出相应开关信号分别控制第一开关管S1管、第二开关管S2管、第三开关管S3管、第四开关管S4管、第五开关管S5管、第六开关管S6管、第七开关管S7管及第八开关管S8管的通断)来实现输入电压的升压与能量的双向流动，后级直流-交流转换(DC-AC)则配置为全桥逆变电路20，全桥逆变电路20输出的交流电通过滤波电路30进行滤波后，可使输出的交流电符合并网要求。滤波电路30的两个连接端分别为相线连接端及零线连接端，滤波电路30的两个连接端即组合为交流端口Port-3。则上述三端口DC-AC变换器包含第一直流端口Port-1、第二直流端口Port-2及交流端口Port-3这三个端口，三端口的引入使该变换器结构能够在所需器件更少的情况下实现两路直流输入；并且交错Boost结构的引入使得该变换器结构相对于传统拓扑电路能够实现直流侧到直流侧的能量传递，且无需变压器T隔离。因此该三端口DC-AC变换器无需三绕组变压器T，仅需一组变压器T即可实现相应两路直流输入的使用功能，大幅简化了电路结构。其中，一条桥臂上包含的两个开关管的开关信号均互补也即是一个开关管的开关信号为导通、则另一开关管的开关信号为断开。
在更具体的实施例中，所述第一桥臂、所述第二桥臂、所述第三桥臂、所述第四桥臂至少一条桥臂上的其中一个开关管的开关信号的占空比为预设阈值。其中，所述第一桥臂、所述第二桥臂、所述第三桥臂、所述第四桥臂中每一桥臂上的两个开关管的开关信号的占空比均为预设阈值，所述预设阈值为50％。
进一步的，在桥臂上两个开关管的开关信号的占空比互补的前提下，还可设置桥臂上两个开关管的开关信号的占空比为预设阈值。进一步的，为提高电路转换效果，可设置所有桥臂上两个开关管的开关信号的占空比均为预设阈值，其中预设阈值可设置为50％。
在更具体的实施例中，还包括第三电感L3和第四电感L4；其中，所述第三电感L3的一端电连接所述第一连接点1，所述第三电感L3的另一端与所述第四电感L4电连接以形成第九连接点9，所述第四电感L4的一端电连接所述第二连接点2，所述第九连接点9电连接所述第二直流端口Port-2的输出端。
在更具体的实施例中，所述第一直流端口Port-1的输入端、所述第二直流端口Port-2的输入端分别电连接光伏板的两个PV端，所述交流端口Port-3的输出端接入电网。具体的，所述第一直流端口Port-1的输入端电连接电池，所述第二直流端口Port-2的输入端电连接光伏板的PV端，所述交流端口Port-3的输出端接入电网；或所述第一直流端口Port-1的输入端电连接光伏板的PV端，所述第二直流端口Port-2的输入端电连接电池，所述交流端口Port-3的输出端接入电网。
该三端口DC-AC变换器使用场景多样灵活，可以将其用于光伏微型逆变器中，输入的第一直流端口Port-1及第二直流端口Port-2作为两个端口可以分别连接光伏板的PV1端(第一光伏输入端)及PV2端(第二光伏输入端)，交流端口Port-3作为输出端口接电网，使PV1及PV2一同向电网供能实现类似于微逆中一拖二的结构。也可以将第一直流端口Port-1接电池，第二直流端口Port-2接光伏板的PV端(光伏输入端)，交流端口Port-3接电网，可以用光伏板发电向电网传输能量，也能通过控制工作模态将光伏板的能量储存在电池中，更可以在光伏板的输出电压过低时控制光伏板和电池一同向电网充能，工作方式灵活多样。
在更具体的实施例中，所述全桥逆变电路20包括第五桥臂和第六桥臂，所述第五桥臂与所述第六桥臂并联在所述第七连接点7、所述第八连接点8之间；其中，所述第五桥臂包括串联的第九开关管Q1和第十开关管Q2，所述第九开关管Q1与所述第十开关管Q2之间连接形成第十连接点10，所述第十连接点10电连接所述滤波电路30的输入端；所述第六桥臂包括串联的第十一开关管S9和第十二开关管S10，所述第十一开关管S9与所述第十二开关管S10之间连接形成第十一连接点，所述第十一连接点电连接所述滤波电路30的输入端；所述第五桥臂、所述第六桥臂中所包含的两个开关管的开关信号均互补，所述第五桥臂、所述第六桥臂中至少一个开关的占空比为50％。其中，所述第一开关管S1、所述第二开关管S2、所述第三开关管S3、所述第四开关管S4、所述第五开关管S5、所述第六开关管S6、所述第七开关管S7、所述第八开关管S8、所述第九开关管Q1、所述第十开关管Q2、所述第十一开关管S9以及所述第十二开关管S10为二极管、MOS管、晶闸管中的任意一种。
具体的，所述升压变换器中包含的开关管可均设置为MOS管，开关信号由MOS管的栅极输入；升压变换器中包含的开关管也可以是具有单向导通功能的二极管，则二极管一侧串联一个可用于接收开关信号的控制开关，对控制开关的导通、断开进行控制，从而实现通过开关信号控制二极管占空比的目的。
在一种典型实施例中，如图1所示，升压变换器中包含的开关管均为MOS管，第一开关管S1管、第二开关管S2管、第三开关管S3管、第四开关管S4管、第五开关管S5管、第六开关管S6管、第七开关管S7管及第八开关管S8管分别为第一MOS管、第二MOS管、第三MOS管、第四MOS管、第五MOS管、第六MOS管、第七MOS管及第八MOS管。则第一MOS管的漏极与第三MOS管的漏极相连接且连接点作为所述升压变换器的第一连接端；所述第三电感L3的一端与所述第四电感L4的一端相连接且连接点作为所述升压变换器的第二连接端；所述第二MOS管的源极与所述第四MOS管的源极相连接且连接点作为所述升压变换器的第三连接端；所述第一连接端与所述第三连接端组合为第一直流端口Port-1；所述第二连接端与所述第三连接端组合为第二直流端口Port-2；所述第一MOS管的源极与所述第二MOS管的漏极、所述第三电感L3的另一端及所述第一电感L1的一端相连接；所述第三MOS管的源极与所述第四MOS管的漏极、所述第四电感L4的另一端及所述变压器T中第一绕组的一端相连接；所述第一电感L1的另一端与所述变压器T中第一绕组另一端相连接；所述变压器T中第二绕组的一端与所述第二电感L2的一端相连接，所述第二电感L2的另一端与所述第五MOS管的源极及所述第六MOS管的漏极相连接，所述变压器T中第二绕组的另一端与所述第七MOS管的源极及所述第八MOS管的漏极相连接；所述第五MOS管的漏极与所述第六MOS管的漏极相连接且连接点作为所述升压变换器的第一转换端连接所述全桥逆变电路20的第一逆变端；所述第六MOS管的源极与所述第八MOS管的源极相连接且连接点作为所述升压变换器的第二转换端连接所述全桥逆变电路20的第二逆变端；所述全桥逆变电路20的两个逆变连接端分别与所述滤波电路30的两个滤波连接端相连接；所述滤波电路30的两个连接端组合为交流端口Port-3。
上述的三端口DC-AC变换器包含第一直流端口Port-1、第二直流端口Port-2及交流端口Port-3这三个端口，可以实现能量从第一直流端口Port-1传输至交流端口Port-3，也即第一直流端口Port-1输入直流电，交流端口Port-3输出交流电；或者实现能量从第二直流端口Port-2传输至交流端口Port-3，也即第二直流端口Port-2输入直流电，交流端口Port-3输出交流电；还可以实现能量从第二直流端口Port-2传输至第一直流端口Port-1，则第二直流端口Port-2输入直流电，第一直流端口Port-1输出直流电；更进一步的，还可以实现能量从第一直流端口Port-1及第二直流端口Port-2同时传输至交流端口Port-3，则第一直流端口Port-1及第二直流端口Port-2同时输入直流电，交流端口Port-3输出交流电。也即上述三端口DC-AC变换器能够实现四种应用功能，从而极大扩展了三端口DC-AC变换器的应用场景，提升了电路使用的灵活性。
上述三端口DC-AC变换器的控制方法较为简单，与传统技术中的双有源桥DC-AC变换器基本相同，首先配置所有开关信号的占空比恒定为50％，保证同一桥臂上下两个开关管的开关信号互补(一个开关管的开关信号为导通，则另一开关管的开关信号为断开)，定义第一开关管S1与第四开关管S4之间开关信号的移相角为D1，第一开关管S1与第五开关管S5之间开关信号的移相角为D2，第五开关管S5与第八开关管S8之间开关信号的移相角为D3，同时保证D1和D3的移相角一致，这样一来只需要通过控制D1(D3)、D2的值就能使三端口DC-AC变换器在上述的几个工作状态之间互相切换。其中，第一种工作方式为能量从第一直流端口Port-1传输至交流端口Port-3，其等效电路结构图如图2所示；第二种工作方式为能量从第二直流端口Port-2传输至交流端口Port-3，其等效电路结构图如图3所示；第三种工作方式为能量从第二直流端口Port-2传输至第一直流端口Port-1，其等效电路结构图如图4所示；第四种工作方式为能量从第一直流端口Port-1及第二直流端口Port-2同时传输至交流端口Port-3，其等效电路结构图如图5所示。
在更具体的实施例中，所述第九开关管Q1、所述第十开关管Q2为晶闸管。具体的，所述滤波电路30包括第五电感L5、第六电感L6以及第三电容C2；其中，所述第五电感L5的一端电连接所述第十连接点10，所述第五电感L5的另一端电连接所述第六电感L6以形成第十二连接点，所述第六电感L6的一端电连接所述交流端口Port-3的输入端，所述第三电容C2的一端电连接所述第十二连接点，所述电容的另一端分别电连接所述第十一连接点、所述交流端口Port-3的输入端。
全桥逆变电路20由第九开关管Q1、第十开关管Q2、第十一开关管S9及第十二开关管S10组成，且设置第九开关管Q1及第十开关管Q2为晶闸管，采用晶闸管替代现有技术中的MOS管进行使用，在确保电路性能的情况下，有效降低了电路的整体生产成本。
在更具体的实施例中，所述滤波电路30包括第五电感L5、第六电感L6及第三电容C2；所述第五电感L5的一端作为所述滤波电路30的第一滤波连接端连接全桥逆变电路20的第一逆变连接端；所述第五电感L5的另一端与所述第六电感L6的一端及所述第二电容C3的一端相连接，所述第二电容C3的另一端作为所述滤波电路30的第二滤波连接端连接全桥逆变电路20的第二逆变连接端；所述第六电感L6的另一端作为所述滤波电路30的相线连接端，所述第二滤波连接端作为所述滤波电路30的零线连接端。
进一步的，为提高滤波电路30的滤波效果，可设置滤波电路30由第五电感L5、第六电感L6及第二电容C3组成，通过这一设置结构，可有效滤除第一逆变连接端及第二逆变连接端输出的交流电中的杂波，提升通过交流端口Port-3所输出的交流电的质量。
本申请所提出的基于交错Boost和双有源桥的三端口DC-AC变换器，可以在较少器件情况下实现多路直流输入，且可以同时实现能量从直流侧到直流侧，从直流侧到交流测的传递。且使用双绕组变压器T可用于取代传统多端口变换器中的三绕组变压器T，压缩了电路结构的整体外形尺寸，从而解决了大功率流情况下紧密封装中三绕组变压器T设计困难的问题。
本申请公开了一种基于交错Boost和双有源桥的三端口DC-AC变换器，该电路包括变压器、第一桥臂、第二桥臂、第一电感、第一电容、第一直流端口、第二直流端口、第三桥臂、第四桥臂、第二电感、第二电容、全桥逆变电路、滤波电路、交流端口；其中，第一桥臂、第二桥臂、第三桥臂、第四桥臂中所包含的两个开关管的开关信号均互补。上述的三端口DC-AC变换器，设置第一直流端口及第二直流端口任一端口输入直流电，在电路器件更少的情况下实现两路直流输入，相同应用功能下大幅简化了电路结构。
以上，仅为本申请的具体实施方式，但本申请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申请揭露的技术范围内，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申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种基于交错Boost和双有源桥的三端口DC-AC变换器，其特征在于，包括：
变压器，包括第一绕组和第二绕组，所述第一绕组包括第一端和第二端，所述第二绕组包括第三端和第四端；
第一桥臂，包括串联的第一开关管和第二开关管，所述第一开关管与所述第二开关管之间连接形成第一连接点；
第二桥臂，包括串联的第三开关管和第四开关管，所述第三开关管与所述第四开关管之间连接形成第二连接点，所述第二连接点电连接所述第一绕组的第二端，所述第二桥臂与所述第一桥臂并联以形成第三连接点和第四连接点；
第一电感，所述第一电感的一端电连接所述第一绕组的第一端，所述第一电感的另一端电连接所述第一连接点；
第一电容，所述第一电容的两端分别电连接所述第三连接点、所述第四连接点；
第一直流端口，所述第一直流端口的输出端分别电连接所述第三连接点、所述第四连接点；
第二直流端口，所述第二直流端口的输出端分别电连接所述第一连接点、所述第二连接点以及所述第四连接点；
第三桥臂，包括串联的第五开关管和第六开关管，所述第五开关管与所述第六开关管之间连接形成第五连接点；
第四桥臂，包括串联的第七开关管和第八开关管，所述第七开关管与所述第八开关管之间连接形成第六连接点，所述第六连接点电连接所述第二绕组的第四端，所述第四桥臂与所述第五桥臂并联以形成第七连接点和第八连接点；
第二电感，所述第二电感的一端电连接所述第二绕组的第三端，所述第二电感的另一端电连接所述第五连接点；
第二电容，所述第二电容的两端分别电连接所述第七连接点、所述第八连接点；
全桥逆变电路，包括第五端、第六端、第七端以及第八端，所述第五端电连接所述第七连接点，所述第六端电连接所述第八连接点；
滤波电路，所述滤波电路的输入端分别电连接所述第七端、所述第八端；
交流端口，所述交流端口的输入端电连接所述滤波电路的输出端；
其中，所述第一桥臂、所述第二桥臂、所述第三桥臂、所述第四桥臂中所包含的两个开关管的开关信号均互补。
2.根据权利要求1所述的基于交错Boost和双有源桥的三端口DC-AC变换器，其特征在于，所述第一桥臂、所述第二桥臂、所述第三桥臂、所述第四桥臂至少一条桥臂上的其中一个开关管的开关信号的占空比为预设阈值。
3.根据权利要求1或2所述的基于交错Boost和双有源桥的三端口DC-AC变换器，其特征在于，所述第一桥臂、所述第二桥臂、所述第三桥臂、所述第四桥臂中每一桥臂上的两个开关管的开关信号的占空比均为预设阈值，所述预设阈值为50％。
4.根据权利要求1所述的基于交错Boost和双有源桥的三端口DC-AC变换器，其特征在于，还包括第三电感和第四电感；
其中，所述第三电感的一端电连接所述第一连接点，所述第三电感的另一端与所述第四电感电连接以形成第九连接点，所述第四电感的一端电连接所述第二连接点，所述第九连接点电连接所述第二直流端口的输出端。
5.根据权利要求4所述的基于交错Boost和双有源桥的三端口DC-AC变换器，其特征在于，所述第一直流端口的输入端、所述第二直流端口的输入端分别电连接光伏板的两个PV端，所述交流端口的输出端接入电网。
6.根据权利要求4所述的基于交错Boost和双有源桥的三端口DC-AC变换器，其特征在于，所述第一直流端口的输入端电连接电池，所述第二直流端口的输入端电连接光伏板的PV端，所述交流端口的输出端接入电网；或
所述第一直流端口的输入端电连接光伏板的PV端，所述第二直流端口的输入端电连接电池，所述交流端口的输出端接入电网。
7.根据权利要求1所述的基于交错Boost和双有源桥的三端口DC-AC变换器，其特征在于，所述全桥逆变电路包括第五桥臂和第六桥臂，所述第五桥臂与所述第六桥臂并联在所述第七连接点、所述第八连接点之间；
其中，所述第五桥臂包括串联的第九开关管和第十开关管，所述第九开关管与所述第十开关管之间连接形成第十连接点，所述第十连接点电连接所述滤波电路的输入端；
所述第六桥臂包括串联的第十一开关管和第十二开关管，所述第十一开关管与所述第十二开关管之间连接形成第十一连接点，所述第十一连接点电连接所述滤波电路的输入端；
所述第五桥臂、所述第六桥臂中所包含的两个开关管的开关信号均互补，所述第五桥臂、所述第六桥臂中至少一个开关的占空比为50％。
8.根据权利要求7所述的基于交错Boost和双有源桥的三端口DC-AC变换器，其特征在于，所述第一开关管、所述第二开关管、所述第三开关管、所述第四开关管、所述第五开关管、所述第六开关管、所述第七开关管、所述第八开关管、所述第九开关管、所述第十开关管、所述第十一开关管以及所述第十二开关管为二极管、MOS管、晶闸管中的任意一种。
9.根据权利要求8所述的基于交错Boost和双有源桥的三端口DC-AC变换器，其特征在于，所述第九开关管、所述第十开关管为晶闸管。
10.根据权利要求7所述的基于交错Boost和双有源桥的三端口DC-AC变换器，其特征在于，所述滤波电路包括第五电感、第六电感以及第三电容；
其中，所述第五电感的一端电连接所述第十连接点，所述第五电感的另一端电连接所述第六电感以形成第十二连接点，所述第六电感的一端电连接所述交流端口的输入端，所述第三电容的一端电连接所述第十二连接点，所述电容的另一端分别电连接所述第十一连接点、所述交流端口的输入端。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311273118.7A CN117335666A (zh) | 2023-09-27 | 2023-09-27 | 基于交错Boost和双有源桥的三端口DC-AC变换器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311273118.7A CN117335666A (zh) | 2023-09-27 | 2023-09-27 | 基于交错Boost和双有源桥的三端口DC-AC变换器 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN117335666A true CN117335666A (zh) | 2024-01-02 |
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ID=89291204
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| CN202311273118.7A Pending CN117335666A (zh) | 2023-09-27 | 2023-09-27 | 基于交错Boost和双有源桥的三端口DC-AC变换器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN117335666A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117977699A (zh) * | 2024-04-01 | 2024-05-03 | 厦门理工学院 | 一种并/离网型光储发电*** |
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2023
- 2023-09-27 CN CN202311273118.7A patent/CN117335666A/zh active Pending
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