[發明專利]一種雙向DC-AC變換器

有效

• 申請號: 201810574493.8
• 申請日: 2018-06-06
• 公開（公告）號: CN110572069B
• 公開（公告）日: 2020-11-06
• 發明（設計）人: 胡茂;朱永生;裴軼
• 申請（專利權）人: 蘇州捷芯威半導體有限公司
• 主分類號: H02M7/797
• 分類號: H02M7/797
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 孟金喆

1.一種雙向DC-AC變換器，其特征在于，包括第一濾波模塊、功率變換模塊、第二濾波模塊和直流母線電容；

所述功率變換模塊包括雙向導通開關單元、H橋DC/AC變換單元和控制單元；

所述雙向導通開關單元分別與所述第一濾波模塊、所述H橋DC/AC變換單元、所述第二濾波模塊和控制單元電連接，用于控制所述雙向DC-AC變換器中能量的雙向流動；

所述直流母線電容與所述H橋DC/AC變換單元電連接，用于儲能和提供直流母線電壓；

所述H橋DC/AC變換單元用于直流升壓及交流逆變或交流整流及直流降壓；

所述控制單元還分別與位于所述第一濾波模塊處的第一輸入輸出端、位于所述第二濾波模塊處的第二輸入輸出端、所述直流母線電容和所述H橋DC/AC變換單元電連接，用于采集所述第一輸入輸出端的第一電信號、所述第二輸入輸出端的第二電信號和所述直流母線電壓，根據所述第一電信號、所述第二電信號和所述直流母線電壓判斷所述雙向DC-AC變換器中的能量流向，并控制所述雙向導通開關單元和所述H橋DC/AC變換單元工作；

所述H橋DC/AC變換單元包括至少兩個互補雙向電力開關，每個所述互補雙向電力開關位于所述H橋DC/AC變換單元的一橋臂上，每個所述互補雙向電力開關包括一對互補導通的開關管單元；

所述開關單元中的上開關單元與所述直流母線電容的第一端電連接，下開關單元和所述直流母線電容的第二端接地；

所述雙向導通開關單元包括至少兩條導通支路，每條所述導通支路分別與所述H橋DC/AC變換單元中對應橋臂的橋臂中點電連接，且與所述第二濾波模塊電連接，各所述導通支路均與所述第一濾波模塊的第一端電連接，所述第一濾波模塊的第二端接地；

所述控制單元包括驅動電路，所述第一電信號包括第一電壓，所述第二電信號包括第二電壓和第二電流；所述驅動電路用于根據所述第一電壓、所述第二電壓、所述第二電流和所述直流母線電壓，為所述雙向導通開關單元和所述H橋DC/AC變換單元中各開關管單元的柵極提供對應的驅動信號；

其中，所述驅動電路包括第一減法器、外環調節器、電壓控制環、電壓控制環短路開關、PWM調制電路、過零比較器、鎖相環、乘法器、第二減法器、比例積分調節器、SPWM調制電路和邏輯組合電路；所述電壓控制環包括第三減法器和電壓調節器；

所述直流母線電壓與第一參考信號經所述第一減法器求差后送入所述外環調節器，得到電流環參考信號的幅值參考信號，所述第二電壓經所述鎖相環得到單位正弦信號，所述幅值參考信號與所述單位正弦信號經所述乘法器相乘后得到第一參考電流信號，所述第一參考電流信號與所述第二電流經所述第二減法器求差后送入所述比例積分調節器，與所述第二電壓進行比例和積分的線性組合后得到的控制量經所述SPWM調制電路得到第一控制信號；

當所述直流母線電壓大于所述第一參考信號時，所述控制單元判定能量由所述第一輸入輸出端流向所述第二輸入輸出端，所述電壓控制環短路開關用于短路所述電壓控制環，所述幅值參考信號經所述PWM調制電路得到第二控制信號；當所述直流母線電壓小于所述第一參考信號時，所述控制單元判定能量由所述第二輸入輸出端流向所述第一輸入輸出端，所述電壓控制環短路開關開路，第二參考信號與所述第一電壓經所述第三減法器求差后送入所述電壓調節器，由所述電壓調節器輸出的控制量經所述PWM調制電路得到第二控制信號；

所述第二電壓經所述過零比較器得到第三控制信號。

2.根據權利要求1所述的雙向DC-AC變換器，其特征在于，每條所述導通支路包括反向串聯互補雙向電力開關，所述反向串聯互補雙向電力開關包括一對反向串聯且互補導通的所述開關管單元。

3.根據權利要求2所述的雙向DC-AC變換器，其特征在于，所述開關管單元包括至少兩個相互并聯的電力開關管以及與所述電力開關管反向并聯的電力二極管。

4.根據權利要求3所述的雙向DC-AC變換器，其特征在于，所述電力開關管為絕緣柵型場效應管、絕緣柵雙極型晶體管和氮化鎵高電子遷移率晶體管中的一種，所述電力二極管為快恢復二極管、超快恢復二極管和肖特基二極管中的一種。