CN116418249A - 一种交直流双向转换电路 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种交直流双向转换电路，涉及电压转换领域，该交直流双向转换电路包括：交流变直流模块，用于将交流电转化为直流电，输出给稳压输出模块；稳压输出模块，用于输出稳定直流电，供给电能存储模块，电能存储模块，用于存储电能，以及为直流变交流模块、反馈稳压模块供电；变化驱动模块，用于驱动直流变交流模块；直流变交流模块，用于将直流电变为交流电；与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过设置稳压输出模块，确保生成的直流电稳定，在直流电转化为交流电的过程中，还额外设置了采样模块、反馈稳压模块，通过反馈调节来使得生成的交流电稳定，避免负载变化产生的小幅度波动。

Description

一种交直流双向转换电路
技术领域
本发明涉及电压转换领域，具体是一种交直流双向转换电路。
背景技术
便携式储能电源是一种安全、便携的小型储能系统，采用内置高能量密度的锂离子电池来提供稳定交、直流电输出的电源系统，设有交直流转换电路，充电时将市电220V存储至内置电池中，放电时输出交流或直流为电器供电。在户外活动和应急救灾中有广泛应用。
现有的储能电源虽然设有稳压装置，但是缺乏反馈系统，导致负载变化其交流电输出电压存在小幅度波动，需要改进。
发明内容
本发明的目的在于提供一种交直流双向转换电路，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种交直流双向转换电路，包括：
交流变直流模块，用于将交流电转化为直流电，输出给稳压输出模块；
稳压输出模块，用于输出稳定直流电，供给电能存储模块，
电能存储模块，用于存储电能，以及为直流变交流模块、反馈稳压模块供电；
变化驱动模块，用于驱动直流变交流模块；
直流变交流模块，用于将直流电变为交流电；
采样模块，用于采样直流变交流模块输出的交流电电压，获取采样电压，输出给反馈稳压模块；
反馈稳压模块，用于根据采样电压控制变化驱动模块的驱动强度，使得直流变交流模块稳压输出；
交流变直流模块的输出端连接稳压输出模块的输入端，稳压输出模块的输出端连接电能存储模块的输入端，电能存储模块的输出端连接直流变交流模块的第一输入端、反馈稳压模块的第一输入端，直流变交流模块的输出端连接采样模块的输入端，采样模块的输出端连接反馈稳压模块的第二输入端，反馈稳压模块的输出端连接变化驱动模块的输入端，变化驱动模块的输出端连接直流变交流模块的第二输入端。
作为本发明再进一步的方案：稳压输出模块包括第一电阻、第二电阻、第一三极管、第一二极管、第三电容，第一电阻的一端连接交流变直流模块的输出端，第一电阻的另一端连接第二电阻的一端、第一三极管的集电极，第二电阻的另一端连接第一三极管的基极、第一二极管的负极，第一二极管的正极接地，第一三极管的发射极连接电能存储模块的输入端、第三电容的一端，第三电容的另一端接地。
作为本发明再进一步的方案：电能存储模块包括第十一二极管D11、第二二极管、电池，第十一二极管D11的正极连接稳压输出模块的输出端，第十一二极管D11的负极连接电池的正极、第二二极管的正极，电池的负极接地，第二二极管的负极连接直流变交流模块的第一输入端、反馈稳压模块的第一输入端。
作为本发明再进一步的方案：变化驱动模块包括第一反相器、第二反相器、第三反相器、第三电阻、可控硅、第一电位器、第四电容，第一反相器的输入端连接可控硅的第一端、第一电位器的一端、第四电容的一端，可控硅的第二端连接第三电阻的一端，可控硅的第三端连接反馈稳压模块的输出端，第三电阻的另一端连接第一反相器的输出端、第一电位器的另一端、第二反相器的输入端，第二反相器的输出端连接第四电容的另一端、直流变交流模块的第二输入端、第三反相器的输入端，第三反相器的输出端连接直流变交流模块的第二输入端。
作为本发明再进一步的方案：直流变交流模块包括第四电阻、第二MOS管、第三MOS管、第二变压器、电压表，第四电阻的一端接地，第四电阻的另一端连接第二MOS管的S极、第三MOS管的S极，第二MOS管的G极连接变化驱动模块的输出端，第三MOS管的G极连接变化驱动模块的输出端，第二MOS管的D极连接第二变压器的输入端第一端，第三MOS管的D极连接第二变压器的输入端第二端，第二变压器的输入端第三端连接电能存储模块的输出端，第二变压器的输出端和电压表并联。
作为本发明再进一步的方案：采样模块包括互感器、第三二极管、第五电容、第五电阻、第六电阻，互感器的一端接地，互感器的另一端连接第三二极管的正极，第三二极管的负极连接第五电容的一端、第五电阻的一端，第五电容的另一端接地，第五电阻的另一端连接第六电阻的一端、反馈稳压模块的第二输入端，第六电阻的另一端接地。
作为本发明再进一步的方案：反馈稳压模块包括可控精密稳压源、第四MOS管、放大器、第七电阻、第八电阻、第九电阻，可控精密稳压源的正极接地，可控精密稳压源的参考极连接采样模块的输出端，可控精密稳压源的负极连接第四MOS管的G极、第九电阻的一端，第九电阻的另一端连接第四MOS管的D极、电能存储模块的输出端，第四MOS管的S极连接第四放大器的同相端，第四放大器的反相端连接第八电阻的一端、第七电阻的一端，第七电阻的另一端接地，第八电阻的另一端连接交流变直流模块的输出端，第四放大器的输出端连接变化驱动模块的输入端。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过设置稳压输出模块，确保生成的直流电稳定，在直流电转化为交流电的过程中，还额外设置了采样模块、反馈稳压模块，通过反馈调节来使得生成的交流电稳定，避免负载变化产生的小幅度波动。
附图说明
图1为一种交直流双向转换电路的原理图。
图2为一种交直流双向转换电路的第一部分电路图。
图3为一种交直流双向转换电路的第二部分电路图。
图4为一种交直流双向转换电路的第三部分电路图。
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。
请参阅图1，一种交直流双向转换电路，包括：
交流变直流模块1，用于将交流电转化为直流电，输出给稳压输出模块2；
稳压输出模块2，用于输出稳定直流电，供给电能存储模块3，
电能存储模块3，用于存储电能，以及为直流变交流模块5、反馈稳压模块7供电；
变化驱动模块4，用于驱动直流变交流模块5；
直流变交流模块5，用于将直流电变为交流电；
采样模块6，用于采样直流变交流模块5输出的交流电电压，获取采样电压，输出给反馈稳压模块7；
反馈稳压模块7，用于根据采样电压控制变化驱动模块4的驱动强度，使得直流变交流模块5稳压输出；
交流变直流模块1的输出端连接稳压输出模块2的输入端，稳压输出模块2的输出端连接电能存储模块3的输入端，电能存储模块3的输出端连接直流变交流模块5的第一输入端、反馈稳压模块7的第一输入端，直流变交流模块5的输出端连接采样模块6的输入端，采样模块6的输出端连接反馈稳压模块7的第二输入端，反馈稳压模块7的输出端连接变化驱动模块4的输入端，变化驱动模块4的输出端连接直流变交流模块5的第二输入端。
在具体实施例中：请参阅图2，交流变直流模块1包括第一变压器W1、整流器T、第一电容C1、第二电容C2、第一电感L1，通过第一变压器W1完成交流电降压处理，通过整流器T完成交直流转换，通过第一电容C1、第二电容C2、第一电感L1构成的滤波电路完成滤波处理。
在本实施例中：请参阅图2，稳压输出模块2包括第一电阻R1、第二电阻R2、第一三极管V1、第一二极管D1、第三电容C3，第一电阻R1的一端连接交流变直流模块1的输出端，第一电阻R1的另一端连接第二电阻R2的一端、第一三极管V1的集电极，第二电阻R2的另一端连接第一三极管V1的基极、第一二极管D1的负极，第一二极管D1的正极接地，第一三极管V1的发射极连接电能存储模块3的输入端、第三电容C3的一端，第三电容C3的另一端接地。
输入的直流电经过第二电阻R2输出至第一二极管D1和第一三极管V1的基极，由于第一二极管D1作为稳压二极管，使得第一三极管V1的基极电压恒定，第一三极管V1的发射极输出恒定电压，为电能存储模块3供电。
在另一个实施例中：可以略去第一电阻R1，第一电阻R1用于限流，防止交流变直流模块1生成的直流电过大损坏后续电路。
在本实施例中：请参阅图2，电能存储模块3包括第十一二极管D11、第二二极管D2、电池E1，第十一二极管D11的正极连接稳压输出模块2的输出端，第十一二极管D11的负极连接电池E1的正极、第二二极管D2的正极，电池E1的负极接地，第二二极管D2的负极连接直流变交流模块5的第一输入端、反馈稳压模块7的第一输入端。
输入的电压通过第十一二极管D11供给电池E1，电池E1存储电能。
在另一个实施例中：可以略去第十一二极管D11，第十一二极管D11作为限流二极管，防止稳压输出模块2不输出电压时，电池E1输出的部分电能被稳压输出模块2元器件消耗。
在本实施例中：请参阅图3，变化驱动模块4包括第一反相器U1、第二反相器U2、第三反相器U3、第三电阻R3、可控硅Z2、第一电位器RP1、第四电容C4，第一反相器U1的输入端连接可控硅Z2的第一端、第一电位器RP1的一端、第四电容C4的一端，可控硅Z2的第二端连接第三电阻R3的一端，可控硅Z2的第三端连接反馈稳压模块7的输出端，第三电阻R3的另一端连接第一反相器U1的输出端、第一电位器RP1的另一端、第二反相器U2的输入端，第二反相器U2的输出端连接第四电容C4的另一端、直流变交流模块5的第二输入端、第三反相器U3的输入端，第三反相器U3的输出端连接直流变交流模块5的第二输入端。
开始时第四电容C4上无电压，使得第一反相器U1的输入端为低电平，进而第二反相器U2的输出端为高电平，经过第一电位器RP1（是否经过第三电阻R3取决于可控硅Z2是否导通）为第四电容C4充电，第四电容C4变为高电平时，第一反相器U1输入端为高电平，输出端为低电平，第四电容C4通过第一电位器RP1（是否经过第三电阻R3同样取决于可控硅Z2是否导通）放电，再次变为低电平，往复如此，第二反相器U2的输出端输出占空比50%的PWM信号，经过第四反相器生成互补的PWM信号，两个PWM信号都供给直流变交流模块5。
在另一个实施例中：可以用电阻代替第一电位器RP1，第一电位器RP1可以调节第四电容C4的充放电速度，改变输出PWM信号的频率。
在本实施例中：请参阅图3，直流变交流模块5包括第四电阻R4、第二MOS管V2、第三MOS管V3、第二变压器W2、电压表Q1，第四电阻R4的一端接地，第四电阻R4的另一端连接第二MOS管V2的S极、第三MOS管V3的S极，第二MOS管V2的G极连接变化驱动模块4的输出端，第三MOS管V3的G极连接变化驱动模块4的输出端，第二MOS管V2的D极连接第二变压器W2的输入端第一端，第三MOS管V3的D极连接第二变压器W2的输入端第二端，第二变压器W2的输入端第三端连接电能存储模块3的输出端，第二变压器W2的输出端和电压表Q1并联。
输入的两个互补的PWM信号，使得第二MOS管V2导通时，第三MOS管V3截止，第三MOS管V3导通时，第二MOS管V2截止，因此在第二变压器W2的输入端生成交流电，经过第二变压器W2放大后输出交流电。
在另一个实施例中：可以略去电压表Q1，电压表Q1用于检测输出交流电大小，进而通过调节第一电位器RP1阻值大小调节输出交流电大小，获得需求电压。
在本实施例中：请参阅图4，采样模块6包括互感器X、第三二极管D3、第五电容C5、第五电阻R5、第六电阻R6，互感器X的一端接地，互感器X的另一端连接第三二极管D3的正极，第三二极管D3的负极连接第五电容C5的一端、第五电阻R5的一端，第五电容C5的另一端接地，第五电阻R5的另一端连接第六电阻R6的一端、反馈稳压模块7的第二输入端，第六电阻R6的另一端接地。
互感器X感应输出交流电，经过第三二极管D3整流、第五电容C5滤波，输出至第五电阻R5、第六电阻R6，采样第六电阻R6上的电压，获得采样电压，输出给反馈稳压模块7。
在另一个实施例中：可以将第五电阻R5或第六电阻R6换成电位器，改变反馈电压大小，进而改变输出交流电大小，由于存在第一电位器RP1调节输出交流电大小，因此不再额外设置电位器。
在本实施例中：请参阅图4，反馈稳压模块7包括可控精密稳压源Z1、第四MOS管V4、放大器U4、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9，可控精密稳压源Z1的正极接地，可控精密稳压源Z1的参考极连接采样模块6的输出端，可控精密稳压源Z1的负极连接第四MOS管V4的G极、第九电阻R9的一端，第九电阻R9的另一端连接第四MOS管V4的D极、电能存储模块3的输出端，第四MOS管V4的S极连接第四放大器U4的同相端，第四放大器U4的反相端连接第八电阻R8的一端、第七电阻R7的一端，第七电阻R7的另一端接地，第八电阻R8的另一端连接交流变直流模块1的输出端，第四放大器U4的输出端连接变化驱动模块4的输入端。
可控精密稳压源Z1型号可为TL431，在一定电压范围参考极电压和负极电压成反比；第四放大器U4的反相端为波形电压（B点为整流器T输出端电压），因此第四放大器U4的输出端（A点）输出PWM信号。在直流变交流电模块输出交流电波动时，以增大为例，采样模块6输出采样电压对应波动变化增大，可控精密稳压源Z1的负极反向波动减小，第四放大器U4的同相端反向波动减小，第一放大器U4的输出端PWM信号占空比增大，使得第二可控硅Z2的单位导通时间减小，造成第三电阻R3、第一电位器RP1构成的阻抗增大，第四电容C4充放电时间增大，使得变化驱动模块4输出至直流变交流模块5的PWM信号频率下降，生成的交流电减小；反之，输出交流电减小时，通过采样模块6、反馈稳压模块7、变化驱动模块4来控制输出交流电增大；以此构建稳压输出交流电。
在另一个实施例中：第四放大器U4的反相端可以采用其他非恒定电压波形，由于整流器T输出端处的波形信号直接可以使用，因此不采用其他非恒定电压波形。
本发明的工作原理是：交流变直流模块1将交流电转化为直流电，输出给稳压输出模块2；稳压输出模块2输出稳定直流电，供给电能存储模块3，电能存储模块3存储电能，以及为直流变交流模块5、反馈稳压模块7供电；变化驱动模块4驱动直流变交流模块5；直流变交流模块5将直流电变为交流电；采样模块6采样直流变交流模块5输出的交流电电压，获取采样电压，输出给反馈稳压模块7；反馈稳压模块7根据采样电压控制变化驱动模块4的驱动强度，使得直流变交流模块5稳压输出。
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 (7)

1.一种交直流双向转换电路，其特征在于：
该交直流双向转换电路包括：
交流变直流模块，用于将交流电转化为直流电，输出给稳压输出模块；
稳压输出模块，用于输出稳定直流电，供给电能存储模块，
电能存储模块，用于存储电能，以及为直流变交流模块、反馈稳压模块供电；
变化驱动模块，用于驱动直流变交流模块；
直流变交流模块，用于将直流电变为交流电；
采样模块，用于采样直流变交流模块输出的交流电电压，获取采样电压，输出给反馈稳压模块；
反馈稳压模块，用于根据采样电压控制变化驱动模块的驱动强度，使得直流变交流模块稳压输出；
交流变直流模块的输出端连接稳压输出模块的输入端，稳压输出模块的输出端连接电能存储模块的输入端，电能存储模块的输出端连接直流变交流模块的第一输入端、反馈稳压模块的第一输入端，直流变交流模块的输出端连接采样模块的输入端，采样模块的输出端连接反馈稳压模块的第二输入端，反馈稳压模块的输出端连接变化驱动模块的输入端，变化驱动模块的输出端连接直流变交流模块的第二输入端。
2.根据权利要求1所述的交直流双向转换电路，其特征在于，稳压输出模块包括第一电阻、第二电阻、第一三极管、第一二极管、第三电容，第一电阻的一端连接交流变直流模块的输出端，第一电阻的另一端连接第二电阻的一端、第一三极管的集电极，第二电阻的另一端连接第一三极管的基极、第一二极管的负极，第一二极管的正极接地，第一三极管的发射极连接电能存储模块的输入端、第三电容的一端，第三电容的另一端接地。
3.存储模块包括第十一二极管D11、第二二极管、电池，第十一二极管D11的正极连接稳压输出模块的输出端，第十一二极管D11的负极连接电池的正极、第二二极管的正极，电池的负极接地，第二二极管的负极连接直流变交流模块的第一输入端、反馈稳压模块的第一输入端。
4.根据权利要求1所述的交直流双向转换电路，其特征在于，变化驱动模块包括第一反相器、第二反相器、第三反相器、第三电阻、可控硅、第一电位器、第四电容，第一反相器的输入端连接可控硅的第一端、第一电位器的一端、第四电容的一端，可控硅的第二端连接第三电阻的一端，可控硅的第三端连接反馈稳压模块的输出端，第三电阻的另一端连接第一反相器的输出端、第一电位器的另一端、第二反相器的输入端，第二反相器的输出端连接第四电容的另一端、直流变交流模块的第二输入端、第三反相器的输入端，第三反相器的输出端连接直流变交流模块的第二输入端。
5.根据权利要求1所述的交直流双向转换电路，其特征在于，直流变交流模块包括第四电阻、第二MOS管、第三MOS管、第二变压器、电压表，第四电阻的一端接地，第四电阻的另一端连接第二MOS管的S极、第三MOS管的S极，第二MOS管的G极连接变化驱动模块的输出端，第三MOS管的G极连接变化驱动模块的输出端，第二MOS管的D极连接第二变压器的输入端第一端，第三MOS管的D极连接第二变压器的输入端第二端，第二变压器的输入端第三端连接电能存储模块的输出端，第二变压器的输出端和电压表并联。
6.根据权利要求1所述的交直流双向转换电路，其特征在于，采样模块包括互感器、第三二极管、第五电容、第五电阻、第六电阻，互感器的一端接地，互感器的另一端连接第三二极管的正极，第三二极管的负极连接第五电容的一端、第五电阻的一端，第五电容的另一端接地，第五电阻的另一端连接第六电阻的一端、反馈稳压模块的第二输入端，第六电阻的另一端接地。
7.根据权利要求1或4所述的交直流双向转换电路，其特征在于，反馈稳压模块包括可控精密稳压源、第四MOS管、放大器、第七电阻、第八电阻、第九电阻，可控精密稳压源的正极接地，可控精密稳压源的参考极连接采样模块的输出端，可控精密稳压源的负极连接第四MOS管的G极、第九电阻的一端，第九电阻的另一端连接第四MOS管的D极、电能存储模块的输出端，第四MOS管的S极连接第四放大器的同相端，第四放大器的反相端连接第八电阻的一端、第七电阻的一端，第七电阻的另一端接地，第八电阻的另一端连接交流变直流模块的输出端，第四放大器的输出端连接变化驱动模块的输入端。
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