CN116131650A

CN116131650A - 一种双向储能逆变器

Info

Publication number: CN116131650A
Application number: CN202310148645.9A
Authority: CN
Inventors: 邓勇明; 陈雄伟; 伍树林
Original assignee: Shenzhen Cpkd Technology Co ltd
Current assignee: Shenzhen Cpkd Technology Co ltd
Priority date: 2023-02-03
Filing date: 2023-02-03
Publication date: 2023-05-16

Abstract

本发明公开了一种双向储能逆变器，涉及电力变换技术领域，包括智能控制模块，用于接收信号和模块控制；充放电控制模块，用于对储能模块进行充放电控制；逆变控制模块，用于选择与逆变模块连接的通路状态并传输信号；逆变模块，用于逆变和整流处理并控制功率管电路接入全桥逆变电路；切换控制模块，用于控制逆变模块与交流模块的连接；交流模块，用于输出和提供交流电；输出检测模块，用于电压检测。本发明双向储能逆变器通过逆变模块完成逆变和整流处理，配合充放电控制模块控制储能模块的储能和放电，根据输出检测模块检测的信号控制逆变控制模块将功率管电路接入全桥逆变电路，切换控制模块控制输出的通路，以便维持逆变模块的工作。

Description

一种双向储能逆变器

技术领域

本发明涉及电力变换技术领域，具体是一种双向储能逆变器。

背景技术

双向储能逆变器是当今市场上最新一代的逆变器，能够是将交流电能转换成直流电能并储存在储能装置内，当发生断电的情况后，逆变器再将储能装置内的直流电转换成交流电供用户使用，为用户提供电网电能与储能装置电能之间的双向转换，为了保证双向储能逆变器的安全性，现有的双向储能逆变器采用双路逆变器电路，由单片机控制，在其中一个逆变器电路出行故障时，自动将电能切换至另一个逆变器电路中，维持逆变器的工作状态，保证电源的正常转换，但是双路逆变器电路容易导致电路结构复杂，体积较大，并且所需的单片机引脚较多，控制较为复杂，因此有待改进。

发明内容

本发明实施例提供一种双向储能逆变器，以解决上述背景技术中提出的问题。

依据本发明实施例中，提供一种双向储能逆变器，该双向储能逆变器包括：储能模块，充放电控制模块，智能控制模块，逆变模块，逆变控制模块，切换控制模块，交流模块，输出检测模块；

所述储能模块，用于存储所述充放电控制模块输出的电能，用于输出电能；

所述智能控制模块，用于接收所述输出检测模块输出的信号，用于输出第一脉冲信号并控制所述充放电控制模块的工作，用于输出控制信号并控制逆变控制模块和切换控制模块的工作，用于输出第二脉冲信号；

所述充放电控制模块，与所述储能控制模块和智能控制模块连接，用于通过所述第一脉冲信号控制充放电控制电路将所述储能模块输出的电能进行电压调节并传输给所述逆变模块，用于通过所述第一脉冲信号控制充放电控制电路将所述逆变模块输出的电能进行电压调节并输入所述储能模块；

所述逆变控制模块，与所述智能控制模块连接，用于通过所述控制信号控制模拟开关电路选择与所述逆变模块连接的通路，用于将所述第二脉冲信号传输给所述逆变模块；

所述逆变模块，与所述充放电控制模块和逆变控制模块连接，用于接收所述逆变控制模块传输的第二脉冲信号，用于通过全桥逆变电路对输入的直流电能进行逆变处理和对输入的交流电能进行整流处理，用于控制功率管电路接入全桥逆变电路；

所述切换控制模块，与所述交流模块和智能控制模块连接，用于接收所述第二脉冲信号并通过继电开关电路控制逆变模块与所述交流模块的连接状态；

所述交流模块，与所述逆变模块连接，用于接收所述逆变模块输出的交流电能，用于为所述逆变模块提供交流电能；

所述输出检测模块，与所述交流模块和智能控制模块连接，用于检测输入所述交流模块的交流电能并对检测的信号进行放大滤波处理，用于将处理信号传输给所述智能控制模块。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明双向储能逆变器通过智能控制模块控制逆变模块完成逆变处理和整流处理，实现电能双向转换，并配合充放电控制模块控制储能模块的储能和放电控制，智能控制模块根据输出检测模块检测的信号控制逆变控制模块在输出异常时，控制逆变模块中的功率管电路接入全桥逆变电路，切换逆变通路，并控制切换控制模块控制输出的通路，维持逆变模块的正常工作和正常的交流供电，提高逆变模块的工作效率，并且模块的控制结构简单易行，所需的控制引脚较少且模块整体体积小。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明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，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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为本发明实例提供的双向储能逆变器的原理方框示意图。

图2为本发明实例提供的双向储能逆变器的电路图。

图3为本发明实例提供的输出检测模块的电路图。

图4为本发明实例提供的切换控制模块的电路图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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，都属于本发明保护的范围。

实施例1，请参阅图1，一种双向储能逆变器包括：储能模块1，充放电控制模块2，智能控制模块3，逆变模块4，逆变控制模块5，切换控制模块6，交流模块7，输出检测模块8；

具体地，所述储能模块1，用于存储所述充放电控制模块2输出的电能，用于输出电能；

智能控制模块3，用于接收所述输出检测模块8输出的信号，用于输出第一脉冲信号并控制所述充放电控制模块2的工作，用于输出控制信号并控制逆变控制模块5和切换控制模块6的工作，用于输出第二脉冲信号；

充放电控制模块2，与所述储能控制模块和智能控制模块3连接，用于通过所述第一脉冲信号控制充放电控制电路将所述储能模块1输出的电能进行电压调节并传输给所述逆变模块4，用于通过所述第一脉冲信号控制充放电控制电路将所述逆变模块4输出的电能进行电压调节并输入所述储能模块1；

逆变控制模块5，与所述智能控制模块3连接，用于通过所述控制信号控制模拟开关电路选择与所述逆变模块4连接的通路，用于将所述第二脉冲信号传输给所述逆变模块4；

逆变模块4，与所述充放电控制模块2和逆变控制模块5连接，用于接收所述逆变控制模块5传输的第二脉冲信号，用于通过全桥逆变电路对输入的直流电能进行逆变处理和对输入的交流电能进行整流处理，用于控制功率管电路接入全桥逆变电路；

切换控制模块6，与所述交流模块7和智能控制模块3连接，用于接收所述第二脉冲信号并通过继电开关电路控制逆变模块4与所述交流模块7的连接状态；

交流模块7，与所述逆变模块4连接，用于接收所述逆变模块4输出的交流电能，用于为所述逆变模块4提供交流电能；

输出检测模块8，与所述交流模块7和智能控制模块3连接，用于检测输入所述交流模块7的交流电能并对检测的信号进行放大滤波处理，用于将处理信号传输给所述智能控制模块3。

在具体实施例中，上述储能模块1为直流储能装置，在此不做赘述；上述充放电控制模块2可采用双向Boost-Buck电路，由智能控制模块3控制，实现电能的充放电控制；上述智能控制模块3可采用驱动电路和微控制电路，其中驱动电路可选用IGBT驱动装置，用于提高微控制电路的驱动能力，仅限于驱动IGBT时使用，在此不做赘述，微控制电路可选用，但并不限于单片机、DSP等集成了运算器、控制器、存储器以及输入输出器等诸多部件，实现信号的处理、数据存储、模块控制、定时控制等功能；上述逆变模块4可选用全桥逆变电路和功率管电路，由全桥逆变电路进行逆变和整流处理，功率管电路可作为全桥逆变电路的替换电路使用，用于代替全桥逆变电路中的故障的功率管电路；上述逆变控制模块5可选用模拟开关电路，由智能控制模块3控制，根据选择的通路将第二脉冲信号传输给逆变模块4；上述切换控制模块6可采用继电器电路，由智能控制模块3控制，实现上述全桥逆变电路和功率管电路与交流模块7的连接状态；上述交流模块7可采用交流供电源，也可采用交流消耗装置，在此不做赘述；上述输出检测模块8可采用输出检测处理电路，对输入上述交流模块7的交流电进行检测并对检测的信号进行放大滤波处理。

实施2，在实施例1的基础上，请参阅图2、图3和图4，所述储能模块1包括储能装置；所述充放电控制模块2包括第一电容C1、第一电感L1、第一功率管Q1、第二功率管Q2、第一电阻R1、第二电容C2；所述智能控制模块3包括第一控制器U1；

具体地，所述储能装置的第一端连接第一电容C1的一端和第一电感L1的一端，第一电感L1的另一端连接第二功率管Q2的发射极和第一功率管Q1的集电极，第一电容C1的另一端、储能装置的第二端和第一功率管Q1的发射极均接地，第二功率管Q2的集电极连接第一电阻R1的一端和第二电容C2的第一端，第一电阻R1的另一端和第二电阻R2的第二端均接地，第一功率管Q1的栅极和第二功率管Q2的栅极分别连接第一控制器U1的第一IO端和第二IO端。

在具体实施例中，上述第一功率管Q1和第二功率管Q2均可选用IGBT，配合第一电感L1、第一电容C1组成双向Boost-Buck电路，由第一控制器U1控制，实现对储能装置的充放电控制；上述第一电阻R1用于分流，第二电容C2用于滤波；上述第一控制器U1可选用，但并不限于具备IGBT驱动器的STM32单片机、具备IGBT驱动器的ST89C52单片机。

进一步地，所述逆变模块4包括第三功率管Q3、第四功率管Q4、第五功率管Q5、第六功率管Q6、第七功率管Q7和第八功率管Q8；

具体地，所述第三功率管Q3的集电极连接第五功率管Q5的集电极、第七功率管Q7的集电极和所述第二电容C2的第一端，第三功率管Q3的发射极连接第四功率管Q4的集电极，第五功率管Q5的发射极连接第六功率管Q6的集电极、第七功率管Q7的发射极连接第八功率管Q8的集电极，第四功率管Q4的发射极、第六功率管Q6的发射极和第八功率管Q8的发射极均接地，第三功率管Q3的栅极、第四功率管Q4的栅极、第五功率管Q5的栅极、第六功率管Q6的栅极、第七功率管Q7的栅极和第八功率管Q8的栅极与所述逆变控制模块5连接。

在具体实施例中，上述第三功率管Q3、第四功率管Q4、第五功率管Q5、第六功率管Q6、第七功率管Q7和第八功率管Q8均可选用IGBT，其中第三功率管Q3、第四功率管Q4、第七功率管Q7和第八功率管Q8组成全桥逆变电路，第五功率管Q5和第六功率管Q6组成功率管电路，用于替换第三功率管Q3和第四功率管Q4与第七功率管Q7和第八功率管Q8。

进一步地，所述切换控制模块6包括第一继电开关K1-1、第二继电开关K2-1；所述交流模块7包括交流装置；

具体地，所述第一继电开关K1-1的第一端连接交流装置的第一端和所述第三功率管Q3的发射极，第二继电开关K2-1的第一端连接交流装置的第二端和所述第七功率管Q7的发射极，第一继电开关K1-1的第二端连接第二继电开关K2-1的第二端和所述第五功率管Q5的发射极。

在具体实施例中，上述第一继电开关K1-1和第二继电开关K2-1均可选用常开开关；上述交流装置可选用交流电源，也可选用交流负载，在此不做赘述。

进一步地，所述切换控制模块6还包括第十二电阻R12、第十一电阻R11、第一继电器K1、第十电阻R10、第一开关管VT1、第九电阻R9、第二开关管VT2、第二继电器K2、第三电源VCC3；

具体地，所述第十二电阻R12的一端和第十一电阻R11的一端分别连接所述第一控制器U1的第八IO端和第十IO端，第十二电阻R12的另一端连接第二开关管VT2的基极并通过第十电阻R10接地，第十一电阻R11的另一端连接第一开关管VT1的基极并通过第九电阻R9接地，第一开关管VT1的发射极的第二开关管VT2的发射极均接地，第一开关管VT1的集电极和第二开关管VT2的集电极分别连接第一继电器K1的一端和第二继电器K2的一端，第一继电器K1的另一端和第二继电器K2的另一端连接第三电源VCC3。

在具体实施例中，上述第一开关管VT1和第二开关管VT2均可选用NPN型三极管，分别控制第一继电器K1和第二继电器K2的工作；上述第一继电器K1和第二继电器K2分别用于控制上述第一继电开关K1-1和第二继电开关K2-1的工作状态，具体通过磁吸的方式控制，在此不做赘述。

进一步地，所述逆变控制模块5包括第一模拟开关J1；

具体地，所述第一模拟开关J1的第四端和第二端分别连接所述第七功率管Q7的栅极和第五功率管Q5的栅极，第一模拟开关J1的第九端和十一端分别连接所述第六功率管Q6的栅极和第八功率管Q8的栅极，第一模拟开关J1的第五端和第十二端均连接所述第一控制器U1的第九IO端，第一模拟开关J1的第十三端和第六端均连接第一控制器U1的第十IO端，第一模拟开关J1的第一端和第三端均连接第一控制器U1的第五IO端，第一模拟开关J1的第八端和第十端均连接第一控制器U1的第六IO端。

在具体实施例中，上述第一模拟开关J1可选用CD4066芯片，由第一控制器U1控制，以便选择输入的脉冲信号的传输通路，实现对第五功率管Q5和第六功率管Q6与第七功率管Q7和第八功率管Q8的控制。

进一步地，所述逆变控制模块5还包括第二模拟开关J2；

具体地，所述第二模拟开关J2的第四端和第二端分别连接所述第三功率管Q3的栅极和第五功率管Q5的栅极，第二模拟开关J2的第十一端和第九端分别连接第四功率管Q4的栅极和第六功率管Q6的栅极，第二模拟开关J2的第一端和第三端连接第一控制器U1的第三IO端，第二模拟开关J2的第八端和第十端均连接第第控制器的第四IO端，第二模拟开关J2的第五端和第十二端均连接第一控制器U1的第七IO端，第二模拟开关J2的第十三端和第六端均连接第一控制器U1的第八IO端。

在具体实施例中，上述第二模拟开关J2可选用CD4066芯片，由第一控制器U1控制，选择输入的脉冲信号的传输通路，实现对第五功率管Q5和第六功率管Q6与第三功率管Q3和第四功率管Q4的控制。

进一步地，所述输出检测模块8包括第二电阻R2、第三电阻R3、第一电源VCC1、第二电源VCC2、第一互感器U2、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第三电容C3、第一运放OP1、第七电阻R7、第八电阻R8；

具体地，所述第一互感器U2的第四端通过第二电阻R2连接所述交流装置的第一端，第一互感器U2的第五端通过第三电阻R3连接交流装置的第二端，第一互感器U2的第二端和第三端分别第一电源VCC1和第二电源VCC2，第一互感器U2的第一端通过第四电阻R4连接第六电阻R6的一端和第五电阻R5的一端，第六电阻R6的另一端连接第一运放OP1的同相端并通过第三电容C3接地，第五电阻R5的另一端接地，第一运放OP1的反相端通过第七电阻R7连接第一运放OP1的输出端和第八电阻R8的一端，第八电阻R8的另一端连接所述第一控制器U1的第十一IO端。

在具体实施例中，上述第一互感器U2可选用，但并不限于LV28电压互感器；上述第一运放OP1可选用，但并不限于TL082运算放大器。

本发明一种双向储能逆变器，由第一控制器U1控制第一功率管Q1的闭断，提高储能装置输出的电能，此时第一控制器U1的第七IO端和第九IO端控制分别控制第二模拟开关J2和第一模拟开关J1工作，使得第一控制器U1通过控制第三功率管Q3、第四功率管Q4、第七功率管Q7和第八功率管Q8组成的全桥逆变电路进行逆变处理，以便传输给交流装置，并且由第一互感器U2检测输入交流装置的交流电压，由第一运放OP1处理并传输给第一控制器U1，如果此时第一控制器U1判断检测的交流电压异常，第一控制器U1的第八IO端将控制第二模拟开关J2工作，使得第三功率管Q3、第四功率管Q4、第五功率管Q5和第六功率管Q6组成全桥逆变电路并进行逆变处理，同时控制第二开关管VT2导通，控制第二继电开关K2-1闭合，如果此时输出电能仍异常，第一控制器U1的第十IO端将控制第一模拟开关J1工作，使第五功率管Q5、第六功率管Q6、第七功率管Q7和第八功率管Q8组成全桥逆变电路并进行逆变处理，同时控制第一开关管VT1导通，控制第一继电开关K1-1闭合，完成交流电能的输出，当交流装置提供交流电能时，通过第三功率管Q3、第十功率管、第七功率管Q7和第八功率管Q8进行整流处理，并通过充放电控制模块2为储能装置提供电能。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims

1.一种双向储能逆变器，其特征在于：

该双向储能逆变器包括：储能模块，充放电控制模块，智能控制模块，逆变模块，逆变控制模块，切换控制模块，交流模块，输出检测模块；

2.根据权利要求1所述的一种双向储能逆变器，其特征在于，所述储能模块包括储能装置；所述充放电控制模块包括第一电容、第一电感、第一功率管、第二功率管、第一电阻、第二电容；所述智能控制模块包括第一控制器；

所述储能装置的第一端连接第一电容的一端和第一电感的一端，第一电感的另一端连接第二功率管的发射极和第一功率管的集电极，第一电容的另一端、储能装置的第二端和第一功率管的发射极均接地，第二功率管的集电极连接第一电阻的一端和第二电容的第一端，第一电阻的另一端和第二电阻的第二端均接地，第一功率管的栅极和第二功率管的栅极分别连接第一控制器的第一IO端和第二IO端。

3.根据权利要求2所述的一种双向储能逆变器，其特征在于，所述逆变模块包括第三功率管、第四功率管、第五功率管、第六功率管、第七功率管和第八功率管；

所述第三功率管的集电极连接第五功率管的集电极、第七功率管的集电极和所述第二电容的第一端，第三功率管的发射极连接第四功率管的集电极，第五功率管的发射极连接第六功率管的集电极、第七功率管的发射极连接第八功率管的集电极，第四功率管的发射极、第六功率管的发射极和第八功率管的发射极均接地，第三功率管的栅极、第四功率管的栅极、第五功率管的栅极、第六功率管的栅极、第七功率管的栅极和第八功率管的栅极与所述逆变控制模块连接。

4.根据权利要求3所述的一种双向储能逆变器，其特征在于，所述切换控制模块包括第一继电开关、第二继电开关；所述交流模块包括交流装置；

所述第一继电开关的第一端连接交流装置的第一端和所述第三功率管的发射极，第二继电开关的第一端连接交流装置的第二端和所述第七功率管的发射极，第一继电开关的第二端连接第二继电开关的第二端和所述第五功率管的发射极。

5.根据权利要求4所述的一种双向储能逆变器，其特征在于，所述切换控制模块还包括第十二电阻、第十一电阻、第一继电器、第十电阻、第一开关管、第九电阻、第二开关管、第二继电器、第三电源；

所述第十二电阻的一端和第十一电阻的一端分别连接所述第一控制器的第八IO端和第十IO端，第十二电阻的另一端连接第二开关管的基极并通过第十电阻接地，第十一电阻的另一端连接第一开关管的基极并通过第九电阻接地，第一开关管的发射极的第二开关管的发射极均接地，第一开关管的集电极和第二开关管的集电极分别连接第一继电器的一端和第二继电器的一端，第一继电器的另一端和第二继电器的另一端连接第三电源。

6.根据权利要求3所述的一种双向储能逆变器，其特征在于，所述逆变控制模块包括第一模拟开关；

所述第一模拟开关的第四端和第二端分别连接所述第七功率管的栅极和第五功率管的栅极，第一模拟开关的第九端和十一端分别连接所述第六功率管的栅极和第八功率管的栅极，第一模拟开关的第五端和第十二端均连接所述第一控制器的第九IO端，第一模拟开关的第十三端和第六端均连接第一控制器的第十IO端，第一模拟开关的第一端和第三端均连接第一控制器的第五IO端，第一模拟开关的第八端和第十端均连接第一控制器的第六IO端。

7.根据权利要求6所述的一种双向储能逆变器，其特征在于，所述逆变控制模块还包括第二模拟开关；

所述第二模拟开关的第四端和第二端分别连接所述第三功率管的栅极和第五功率管的栅极，第二模拟开关的第十一端和第九端分别连接第四功率管的栅极和第六功率管的栅极，第二模拟开关的第一端和第三端连接第一控制器的第三IO端，第二模拟开关的第八端和第十端均连接第第控制器的第四IO端，第二模拟开关的第五端和第十二端均连接第一控制器的第七IO端，第二模拟开关的第十三端和第六端均连接第一控制器的第八IO端。

8.根据权利要求4所述的一种双向储能逆变器，其特征在于，所述输出检测模块包括第二电阻、第三电阻、第一电源、第二电源、第一互感器、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第三电容、第一运放、第七电阻、第八电阻；

所述第一互感器的第四端通过第二电阻连接所述交流装置的第一端，第一互感器的第五端通过第三电阻连接交流装置的第二端，第一互感器的第二端和第三端分别第一电源和第二电源，第一互感器的第一端通过第四电阻连接第六电阻的一端和第五电阻的一端，第六电阻的另一端连接第一运放的同相端并通过第三电容接地，第五电阻的另一端接地，第一运放的反相端通过第七电阻连接第一运放的输出端和第八电阻的一端，第八电阻的另一端连接所述第一控制器的第十一IO端。