[發明專利]能實現能量回饋的正弦波高頻鏈三電平鋰電池逆變裝置

有效

• 申請號: 202010958045.5
• 申請日: 2020-09-11
• 公開（公告）號: CN112019062B
• 公開（公告）日: 2021-08-13
• 發明（設計）人: 張廣智
• 申請（專利權）人: 南京力駿新能源儲能研究院有限公司
• 主分類號: H02M3/335
• 分類號: H02M3/335;H02M7/483;H02M7/219
• 代理公司: 北京翔甌知識產權代理有限公司 11480
• 代理人: 向維登

本發明專利涉及一種能實現能量回饋的正弦波高頻鏈三電平鋰電池逆變裝置，其包括：鋰電池；前級逆變器；高頻變壓器，其初級繞組端與所述前級逆變器電連接；二次側有源整流器件；有源鉗位電路，控制電路。通過前級逆變器將鋰電池輸出的電壓逆變轉換為載有正弦波信息的方波交流電，利用高頻變壓器升壓，并通過二次側有源整流器件把載有正弦波信息的交流電按相位選取不同的繞組電壓(三電平)解調提取，再通過電感電容濾波，轉換為正弦波形式的交流電。本專利的重點是采用了高頻鏈、多電平解決方案，重要的中間能量轉換環節應用了高頻變壓器，多電平電路，降低了諧波，減小了無功電流；本專利控制方案不但降低了整機重量，也提高了系統效率。

技術領域

本發明涉及一種工業領域的逆變器電源，具體涉及一種能實現能量回饋的正弦波高頻鏈三電平鋰電池逆變裝置。

背景技術

隨著鋰電池能量重量比的提高，鋰電池作為能量來源的移動交流電源(鋰電池逆變器)的應用越來越廣。鋰電池逆變器相比于汽(柴)油發電機具有移動方便，對負載變化響應快，輸出電壓穩定，無噪音不擾民，無污染，環保性能好，重量輕。鋰電池逆變器逐步取代發電機，將成為更好的選擇。

市場上在應用的鋰電池逆變器一般采用工頻變壓器作為能量轉換的中間環節，這種方案易于實現控制，但效率低，重量大。對于便攜產品，既輕便易于攜帶，又有更長久的續航出力，將會是使用者更好的選擇。

發明內容

針對現有技術存在的不足，本發明的目的在于提供一種能實現能量回饋的正弦波高頻鏈三電平鋰電池逆變裝置。

為實現上述目的，本發明提供了如下技術方案：

一種能實現能量回饋的正弦波高頻鏈三電平鋰電池逆變裝置，其包括：

鋰電池；

前級逆變器，與鋰電池電連接，由多個MOS管并聯構成H橋逆變的拓撲結構；

高頻變壓器，包括互耦和自耦兩種形式，其初級繞組端與所述前級逆變器電連接；

二次側有源整流器件，與高頻變壓器的次級繞組端電連接，且由12只IGBT或MOS管構成完全自關斷H橋拓撲結構形式；

有源鉗位電路，與鋰電池以及二次側有源整流器件連接，用以消除電感無功電流產生的電壓尖峰，并將消除的電壓尖峰轉移至鋰電池處存儲；

控制電路，具有兩個控制信號輸出端，分別與前級逆變器以及二次側有源整流器件連接，且其設有用于鋰電池電壓檢測的電壓采樣端以及用于鋰電池電流檢測的電流采樣端，其還設有用于檢測輸出交流電壓的交流電壓采樣端，

通過前級逆變器將鋰電池輸出的電壓逆變轉換為載有正弦波信息的方波交流電，利用高頻變壓器升壓，并通過二次側有源整流器件把載有正弦波信息的交流電按相位選取不同的繞組電壓解調提取，并利用電感濾波，并轉換為正弦波交流電。

所述鋰電池與前級逆變器之間設有電容濾波電路。

所述二次側有源整流器件與輸出端之間設有LC濾波電路。

所述高頻變壓器為自感型或互感型，且所述高頻變壓器的次級繞組匝比關系為

N2∶N3＝1∶2，

V₂∶V₃＝1∶2；

V₂₊₃＝V₂+V₃≥220＊√2V，其中V₂，V₃以及V₂₊₃為三電平。

正弦波高頻鏈三電平鋰電池逆變裝置的輸出的電壓值＝當前選擇的電平值*當前前級逆變器的占空比*變壓器的匝數比。

所述有源鉗位電路包括：