CN116742934A - 交直流复合辅助电源电路及光伏逆变器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了交直流复合辅助电源电路及光伏逆变器，涉及电子电路技术领域。其中，该交直流复合辅助电源电路，包括：直流辅助电源电路、交流辅助电源电路和切换电路，切换电路分别与直流辅助电源电路和交流辅助电源电路电性连接；通过切换电路分别控制直流辅助电源电路和交流辅助电源电路切换，以使交流侧和直流侧切换供电。本发明，解决现有的逆变器，大部分同时存在交流辅助电源和直流辅助电源，采用两套辅助电源，存在成本高，占用单板尺寸大的问题。

Description

交直流复合辅助电源电路及光伏逆变器

技术领域

本发明涉及电子电路技术领域，尤其涉及一种交直流复合辅助电源电路及光伏逆变器。

背景技术

逆变器是一种电力设备，用于将直流电转换为交流电。它通常用于太阳能电池组、风能发电机和电池等直流电源系统，以便将其输出的直流电转换为交流电，以供给家庭、工业或商业用途。

现有的逆变器，大部分同时存在交流辅助电源和直流辅助电源，采用两套辅助电源，存在成本高，占用单板尺寸大的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

发明目的：提供一种交直流复合辅助电源电路及光伏逆变器，以解决现有技术存在的上述问题。

技术方案：交直流复合辅助电源电路，包括：直流辅助电源电路、交流辅助电源电路和切换电路，所述切换电路分别与所述直流辅助电源电路和所述交流辅助电源电路电性连接；

通过所述切换电路分别控制所述直流辅助电源电路和所述交流辅助电源电路切换，以使交流侧和直流侧切换供电。

作为优选，还包括：第一开关管和变压器，电源正极与所述变压器的原边输入连接，所述变压器的原边输出与所述第一开关管的第一端连接，所述第一开关管的第二端与电源负极连接。

作为优选，所述直流辅助电源电路包括：直流输入电源和第一滤波电容，所述直流输入电源与所述第一滤波电容并联，所述第一滤波电容的第一端与所述变压器的原边输入连接，所述第一滤波电容的第二端与所述第一开关管的第二端连接。

作为优选，所述交流辅助电源电路包括：全桥电路和第二滤波电容；

所述全桥电路分别与市电AC的L端和N端连接，且全桥电路的输出端A通过第二滤波电容与输出端B连接；

所述第二滤波电容的第一端与所述变压器的原边输入连接，所述第二滤波电容的第二端与所述第一开关管的第二端连接。

作为优选，所述全桥电路包括：第一整流二极管、第二整流二极管、第三整流二极管和第四整流二极管；所述第一整流二极管的正极与所述第二整流二极管的负极均与市电AC的L端连接，所述第三整流二极管的正极与所述第四整流二极管的负极均与市电AC的N端连接；所述第一整流二极管的负极和所述第三整流二极管的负极连接构成全桥电路的输出端A，所述第二整流二极管的正极和所述第四整流二极管的正极连接构成全桥电路的输出端B。

作为优选，所述切换电路包括：第二开关管和第三开关管，所述第二开关管的第一端与所述直流输入电源的正极连接，所述第二开关管的第二端与所述第一滤波电容的第一端连接，所述第三开关管的第一端与所述直流输入电源的负极连接，所述第三开关管的第二端与所述第一滤波电容的第二端连接。

作为优选，所述切换电路还包括：第四开关管和第五开关管，所述第四开关管的第一端与所述第二滤波电容的第一端连接，所述第四开关管的第二端与变压器的原边输入连接，所述第五开关管的第一端与所述第二滤波电容的第二端连接，所述第五开关管的第二端与第一开关管的第二端连接。

作为优选，所述第二开关管和所述第三开关管同步开关动作，所述第四开关管和所述第五开关管同步开关动作，所述第二开关管和所述第三开关管的开关状态与所述第四开关管和所述第五开关管的开关状态相反。

作为优选，所述第一开关管、所述第二开关管和所述第三开关管、所述第四开关管和所述第五开关管为电磁继电器、直流/交流接触器、IGBT、MOSFET或晶闸管。

作为优选，所述切换电路还包括：第一电阻和第二电阻，所述第一电阻与所述第四开关管并联，所述第二电阻与所述第五开关管并联。

作为优选，还包括：第五二极管、第三滤波电容、第六二极管和第四滤波电容，所述变压器副边、所述第五二极管以及所述第三滤波电容组成主电路，所述变压器副边、所述第六二极管以及所述第四滤波电容组成辅助源。

为了实现上述目的，根据本申请的另一个方面，还提供了一种光伏逆变器。

根据本申请的光伏逆变器，包括如上所述的交直流复合辅助电源电路；还包括：控制器，所述控制器与所述切换电路电连接，所述控制器根据反馈的检测信号，发出控制信号控制所述切换电路动作。

有益效果：在本申请实施例中，采用直流辅助电源电路和交流辅助电源电路集成的方式，通过所述切换电路分别控制所述直流辅助电源电路和所述交流辅助电源电路切换，以使交流侧和直流侧切换供电，达到了交流电路和直流电路分时工作和切换的目的，从而实现了既可以从交流侧取电工作，也可以从直流侧取电工作的技术效果，进而解决了现有的逆变器，大部分同时存在交流辅助电源和直流辅助电源，采用两套辅助电源，存在成本高，占用单板尺寸大的技术问题。

附图说明

图1是本发明的交直流复合辅助电源电路的电气原理图；

图2是本发明的交直流复合辅助电源电路的又一电气原理图；

图3是本发明的交直流复合辅助电源电路的流程图。

附图标记为：10、直流辅助电源电路；20、交流辅助电源电路；30、切换电路。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，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，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，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，都应当属于本申请保护的范围。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

此外，术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“相连”、“套接”应做广义理解。例如，可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

如图1-3所示，本申请涉及交直流复合辅助电源电路及光伏逆变器。该交直流复合辅助电源电路包括：直流辅助电源电路10、交流辅助电源电路20和切换电路30，直流辅助电源电路10是指用于支持或控制其他电子设备或系统的直流电路；其通常提供稳定的直流电源、信号传输、逻辑控制和保护功能。其中，直流辅助电源电路10的电源可以为：电池、电源适配器或开关电源等形式，根据需求提供不同的电压和电流等级。交流辅助电源电路20是指用于提供稳定的交流电源，以供给其他电子设备或系统使用。切换电路30是指开关电路，能够实现良好的电路开启或关闭效果，从而实现所需的电路切换效果。

切换电路30分别与直流辅助电源电路10和交流辅助电源电路20电性连接；通过切换电路30将直流辅助电源电路10和交流辅助电源电路20接入电气元器件中，能够实现电路之间良好的电气连接效果，从而确保电路之间良好的电信号传输效果，进而实现良好的电气控制效果。

通过切换电路30分别控制直流辅助电源电路10和交流辅助电源电路20切换，以使交流侧和直流侧切换供电；通过设置有切换电路30，能够发出控制信号分别控制直流辅助电源电路10和交流辅助电源电路20交替切换，从而能够根据实际的使用需求或外界的状态进行实时的电路切换效果，进而实现交流侧和直流侧灵活供电的效果。

具体的，开关管可以为：第二开关管K1和第三开关管K2为常闭继电器，第四开关管K3和第五开关管K4为常开继电器，当继电器线圈给电时，第二开关管K1和第三开关管K2断开，第四开关管K3和第五开关管K4吸合。白天直流辅助电源工作下，第二开关管K1和第三开关管K2常闭，当检测到直流电压DC低于预设值时，第四开关管K3和第五开关管K4继电器闭合，第二开关管K1和第三开关管K2中的继电器断开，由交流辅助电源电路20继续供电工作。

从以上的描述中，可以看出，本申请实现了如下技术效果：

在本申请实施例中，采用直流辅助电源电路和交流辅助电源电路集成的方式，通过切换电路30分别控制直流辅助电源电路10和交流辅助电源电路20切换，以使交流侧和直流侧切换供电，达到了交流电路和直流电路分时工作和切换的目的，从而实现了既可以从交流侧取电工作，也可以从直流侧取电工作的技术效果，进而解决了现有的逆变器，大部分同时存在交流辅助电源和直流辅助电源，采用两套辅助电源，存在成本高，占用单板尺寸大的技术问题。

进一步的，还包括：第一开关管Q1和变压器T1，电源正极与变压器T1的原边输入连接，变压器T1的原边输出与第一开关管Q1的第一端连接，第一开关管Q1的第二端与电源负极连接；通过设置第一开关管Q1，其具有较短的开关时间，可以迅速切换到高或低电平状态，适用于高频应用和数字电路，其输入电阻非常高，对输入信号的影响较小，使其能够与其他电路有效地耦合，同时还可以使用不同电源电压进行操作，并且可以承受相对较高的电压；通过设置有变压器T1，其通过电磁感应将交流电的电压和电流进行转换，从而提供给负载工作；同时，将第一开关管Q1和变压器T1有序接入电源电路中，能够实现其相应功能的效果。其中，第一开关管Q1具有截止或导通的功能，即当其截止时，主电路处于断路的状态，无法进行任何形式的供电；当其导通时，其他电路才能进入正常运行状态，故其在电路中的优先级高于其他开关管。

进一步的，直流辅助电源电路10包括：直流输入电源DC和第一滤波电容C1，直流输入电源DC与第一滤波电容C1并联，第一滤波电容C1的第一端与变压器T1的原边输入连接，第一滤波电容C1的第二端与第一开关管Q1的第二端连接；通过设置有直流输入电源DC，能够实现直流电源输入效果，从而实现直流电供应的效果；同时，在直流输入电源DC一侧并联设置有第一滤波电容C1，能够消除电源线上的高频噪声或纹波，并提供稳定的直流电源。当交流电信号经过滤波电容时，电容器会对高频部分产生较低的阻抗，从而将其短路到地。只有低频成分能够通过电容器，使得输出信号更接近直流电平。

进一步的，交流辅助电源电路20包括：全桥电路和第二滤波电容C2；

全桥电路分别与市电AC的L端和N端连接，且全桥电路的输出端A通过第二滤波电容C2与输出端B连接；

第二滤波电容C2的第一端与变压器T1的原边输入连接，第二滤波电容C2的第二端与第一开关管Q1的第二端连接；能够实现良好的整流和滤波效果。

更进一步的，全桥电路包括：第一整流二极管D1、第二整流二极管D2、第三整流二极管D3和第四整流二极管D4；第一整流二极管D1的正极与第二整流二极管D2的负极均与市电AC的L端连接，第三整流二极管D3的正极与第四整流二极管D4的负极均与市电AC的N端连接；第一整流二极管D1的负极和第三整流二极管D3的负极连接构成全桥电路的输出端A，第二整流二极管D2的正极和第四整流二极管D4的正极连接构成全桥电路的输出端B。

进一步的，切换电路30包括：第二开关管K1和第三开关管K2，第二开关管K1的第一端与直流输入电源DC的正极连接，第二开关管K1的第二端与第一滤波电容C1的第一端连接，第三开关管K2的第一端与直流输入电源DC的负极连接，第三开关管K2的第二端与第一滤波电容C1的第二端连接；通过将第二开关管K1和第三开关管K2分别接入直流电源正负极的两端，能够实现良好的直流电源导通或断开效果，从而实现良好的直流电控制效果，进而为电路的精准切换提供保障。

进一步的，切换电路30还包括：第四开关管K3和第五开关管K4，第四开关管K3的第一端与第二滤波电容C2的第一端连接，第四开关管K3的第二端与变压器T1的原边输入连接，第五开关管K4的第一端与第一滤波电容C1的第二端连接，第五开关管K4的第二端与第一开关管Q1的第二端连接；通过将第四开关管K3和第五开关管K4分别接入第二滤波电容C2的两端，能够实现良好的交流电源导通或断开效果，从而实现良好的交流电控制效果，进而为电路的精准切换提供保障。

进一步的，第二开关管K1和第三开关管K2同步开关动作，第四开关管K3和第五开关管K4同步开关动作，第二开关管K1和第三开关管K2的开关状态与第四开关管K3和第五开关管K4的开关状态相反；能够确保良好的电路切换和运行效果，即第二开关管K1和第三开关管K2同步闭合或断开，以控制直流辅助电源接入或断开电路，对负载进行直流供电或断电；同时，第四开关管K3和第五开关管K4同步闭合或断开，以控制直流辅助电源接入或断开电路，对负载进行供电或断电；以及，第二开关管K1和第三开关管K2的开关状态与第四开关管K3和第五开关管K4的开关状态相反；能够确保单一的辅助电源接入电路中，从而实现分时控制和电路切换的效果，进而实现了直流和交流辅助电源集成，节省了单板面积和成本，相比传统的独立直流辅助电源和交流辅助电源更有优势。

进一步的，第一开关管Q1、第二开关管K1和第三开关管K2、第四开关管K3和第五开关管K4为电磁继电器、直流/交流接触器、IGBT、MOSFET或晶闸管；能够实现供多种器件可灵活选择的效果，从而提高实用性；同时，通过增设第二开关管K1和第三开关管K2、第四开关管K3和第五开关管K4，能够集成直流和交流辅助电源，从而可以实现从直流侧供电也可以切换到交流侧供电。

进一步的，切换电路30还包括：第一电阻R1和第二电阻R2，第一电阻R1与第四开关管K3并联，第二电阻R2与第五开关管K4并联；通过在第一电阻R1和第二电阻R2上分别并联设置有第一电阻R1和第二电阻R2，能够实现与开关管相配合使用，从而实现多种功能的效果；

具体的，并联电阻具有以下几个功能和配合方式：1、当第四开关管K3和第五开关管K4均断开时，AC源可通过第一电阻R1和第二电阻R2与DC源同时给变压器T1供电。当第四开关管K3和第五开关管K4均断开时，且第二开关管K1和第三开关管K2处于闭合的状态，能够实现将直流侧和通过第一电阻R1和第二电阻R2的交流侧电同时供电给变压器T1，从而实现多路同时供电的效果。

2：当第二开关管K1和第三开关管K2、第四开关管K3和第五开关管K4都断开时，仍然可通过第一电阻R1和第二电阻R2给变压器T1供电，保证后面正常工作，能够实现交流侧单一供电的效果，即交流侧供电的效果。

3：可根据后面的负载情况不同组合方式，比如：3.1：当K3闭合，K4断开时，通过K3与R2给变压器T1供电；通过仅接入第二电阻R2，能够改变从交流侧接入的电压值，从而满足实际负载的使用需求。

3.2：当第五开关管K4闭合，第四开关管K3断开时，通过第五开关管K4与第一电阻R1给变压器T1供电；通过仅接入第一电阻R1，能够改变从交流侧接入的电压值，从而满足实际负载的使用需求。

3.3：当第四开关管K3和第五开关管K4全断开时，通过第一电阻R1和第二电阻R2给变压器T1供电；

3.4：当第四开关管K3和第五开关管K4同时闭合，交流侧通过转化后的直流电直接给变压器T1供电。能够将交流侧的电接入变压器T1的效果。

综上所述，通过多种方式进行组合供电的效果，能够满足多种使用场景的需求。

进一步的，还包括：第五二极管D5、第三滤波电容C3、第六二极管D6和第四滤波电容C4，变压器T1副边、第五二极管D5以及第三滤波电容C3组成主电路，变压器T1副边、第六二极管D6以及第四滤波电容C4组成辅助源；通过第五二极管D5和第三电容组成整流电路，将交流信号转化为直流信号。在整流电路中，二极管起到了单向导电的作用，只允许电流在一个方向上通过。电容则被用作滤波器，它能够存储电荷并平滑输出信号，消除交流信号中的波动部分，使得输出电压更接近直流电压。因此，整流电路通常用于电源或者电子设备中，以提供稳定的直流电压给其他电路或设备使用；同理，第六二极管D6以及第四滤波电容C4组成的整流电路亦具有上述功能；从而能够实现良好的负载供电效果。

本申请还涉及一种光伏逆变器，包括如上所述的交直流复合辅助电源电路；还包括：控制器，所述控制器与所述切换电路电连接，所述控制器根据反馈的检测信号，发出控制信号控制所述切换电路动作。本实施例所提供的应用上述交直流复合辅助电源电路的光伏逆变器，其基本原理和产生的技术效果同上述实施例，本实施例部分未提及之处请参考上述相应内容。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种等同变换，这些等同变换均属于本发明的保护范围。

Claims (12)

1.交直流复合辅助电源电路，其特征在于，包括：直流辅助电源电路、交流辅助电源电路和切换电路，所述切换电路分别与所述直流辅助电源电路和所述交流辅助电源电路电性连接；

通过所述切换电路分别控制所述直流辅助电源电路和所述交流辅助电源电路切换，以使交流侧和直流侧切换供电。

2.根据权利要求1所述的交直流复合辅助电源电路，其特征在于，还包括：第一开关管和变压器，电源正极与所述变压器的原边输入连接，所述变压器的原边输出与所述第一开关管的第一端连接，所述第一开关管的第二端与电源负极连接。

3.根据权利要求2所述的交直流复合辅助电源电路，其特征在于，所述直流辅助电源电路包括：直流输入电源和第一滤波电容，所述直流输入电源与所述第一滤波电容并联，所述第一滤波电容的第一端与所述变压器的原边输入连接，所述第一滤波电容的第二端与所述第一开关管的第二端连接。

4.根据权利要求3所述的交直流复合辅助电源电路，其特征在于，所述交流辅助电源电路包括：全桥电路和第二滤波电容；

所述全桥电路分别与市电AC的L端和N端连接，且全桥电路的输出端A通过第二滤波电容与输出端B连接；

所述第二滤波电容的第一端与所述变压器的原边输入连接，所述第二滤波电容的第二端与所述第一开关管的第二端连接。

5.根据权利要求4所述的交直流复合辅助电源电路，其特征在于，所述全桥电路包括：第一整流二极管、第二整流二极管、第三整流二极管和第四整流二极管；所述第一整流二极管的正极与所述第二整流二极管的负极均与市电AC的L端连接，所述第三整流二极管的正极与所述第四整流二极管的负极均与市电AC的N端连接；所述第一整流二极管的负极和所述第三整流二极管的负极连接构成全桥电路的输出端A，所述第二整流二极管的正极和所述第四整流二极管的正极连接构成全桥电路的输出端B。

6.根据权利要求4所述的交直流复合辅助电源电路，其特征在于，所述切换电路包括：第二开关管和第三开关管，所述第二开关管的第一端与所述直流输入电源的正极连接，所述第二开关管的第二端与所述第一滤波电容的第一端连接，所述第三开关管的第一端与所述直流输入电源的负极连接，所述第三开关管的第二端与所述第一滤波电容的第二端连接。

7.根据权利要求6所述的交直流复合辅助电源电路，其特征在于，所述切换电路还包括：第四开关管和第五开关管，所述第四开关管的第一端与所述第二滤波电容的第一端连接，所述第四开关管的第二端与变压器的原边输入连接，所述第五开关管的第一端与所述第二滤波电容的第二端连接，所述第五开关管的第二端与第一开关管的第二端连接。

8.根据权利要求7所述的交直流复合辅助电源电路，其特征在于，所述第二开关管和所述第三开关管同步开关动作，所述第四开关管和所述第五开关管同步开关动作，所述第二开关管和所述第三开关管的开关状态与所述第四开关管和所述第五开关管的开关状态相反。

9.根据权利要求7所述的交直流复合辅助电源电路，其特征在于，所述第一开关管、所述第二开关管和所述第三开关管、所述第四开关管和所述第五开关管为电磁继电器、直流/交流接触器、IGBT、MOSFET或晶闸管。

10.根据权利要求7所述的交直流复合辅助电源电路，其特征在于，所述切换电路还包括：第一电阻和第二电阻，所述第一电阻与所述第四开关管并联，所述第二电阻与所述第五开关管并联。

11.根据权利要求2所述的交直流复合辅助电源电路，其特征在于，还包括：第五二极管、第三滤波电容、第六二极管和第四滤波电容，所述变压器副边、所述第五二极管以及所述第三滤波电容组成主电路，所述变压器副边、所述第六二极管以及所述第四滤波电容组成辅助源。

12.光伏逆变器，其特征在于，包括如权利要求1-11所述的交直流复合辅助电源电路；还包括：控制器，所述控制器与所述切换电路电连接，所述控制器根据反馈的检测信号，发出控制信号控制所述切换电路动作。