[发明专利]一种双向DC-AC变换器

权利要求书

1.一种双向DC-AC变换器，其特征在于，包括第一滤波模块、功率变换模块、第二滤波模块和直流母线电容；

所述功率变换模块包括双向导通开关单元、H桥DC/AC变换单元和控制单元；

所述双向导通开关单元分别与所述第一滤波模块、所述H桥DC/AC变换单元、所述第二滤波模块和控制单元电连接，用于控制所述双向DC-AC变换器中能量的双向流动；

所述直流母线电容与所述H桥DC/AC变换单元电连接，用于储能和提供直流母线电压；

所述H桥DC/AC变换单元用于直流升压及交流逆变或交流整流及直流降压；

所述控制单元还分别与位于所述第一滤波模块处的第一输入输出端、位于所述第二滤波模块处的第二输入输出端、所述直流母线电容和所述H桥DC/AC变换单元电连接，用于采集所述第一输入输出端的第一电信号、所述第二输入输出端的第二电信号和所述直流母线电压，根据所述第一电信号、所述第二电信号和所述直流母线电压判断所述双向DC-AC变换器中的能量流向，并控制所述双向导通开关单元和所述H桥DC/AC变换单元工作；

所述H桥DC/AC变换单元包括至少两个互补双向电力开关，每个所述互补双向电力开关位于所述H桥DC/AC变换单元的一桥臂上，每个所述互补双向电力开关包括一对互补导通的开关管单元；

所述开关单元中的上开关单元与所述直流母线电容的第一端电连接，下开关单元和所述直流母线电容的第二端接地；

所述双向导通开关单元包括至少两条导通支路，每条所述导通支路分别与所述H桥DC/AC变换单元中对应桥臂的桥臂中点电连接，且与所述第二滤波模块电连接，各所述导通支路均与所述第一滤波模块的第一端电连接，所述第一滤波模块的第二端接地；

所述控制单元包括驱动电路，所述第一电信号包括第一电压，所述第二电信号包括第二电压和第二电流；所述驱动电路用于根据所述第一电压、所述第二电压、所述第二电流和所述直流母线电压，为所述双向导通开关单元和所述H桥DC/AC变换单元中各开关管单元的栅极提供对应的驱动信号；

其中，所述驱动电路包括第一减法器、外环调节器、电压控制环、电压控制环短路开关、PWM调制电路、过零比较器、锁相环、乘法器、第二减法器、比例积分调节器、SPWM调制电路和逻辑组合电路；所述电压控制环包括第三减法器和电压调节器；

所述直流母线电压与第一参考信号经所述第一减法器求差后送入所述外环调节器，得到电流环参考信号的幅值参考信号，所述第二电压经所述锁相环得到单位正弦信号，所述幅值参考信号与所述单位正弦信号经所述乘法器相乘后得到第一参考电流信号，所述第一参考电流信号与所述第二电流经所述第二减法器求差后送入所述比例积分调节器，与所述第二电压进行比例和积分的线性组合后得到的控制量经所述SPWM调制电路得到第一控制信号；

当所述直流母线电压大于所述第一参考信号时，所述控制单元判定能量由所述第一输入输出端流向所述第二输入输出端，所述电压控制环短路开关用于短路所述电压控制环，所述幅值参考信号经所述PWM调制电路得到第二控制信号；当所述直流母线电压小于所述第一参考信号时，所述控制单元判定能量由所述第二输入输出端流向所述第一输入输出端，所述电压控制环短路开关开路，第二参考信号与所述第一电压经所述第三减法器求差后送入所述电压调节器，由所述电压调节器输出的控制量经所述PWM调制电路得到第二控制信号；

所述第二电压经所述过零比较器得到第三控制信号。

2.根据权利要求1所述的双向DC-AC变换器，其特征在于，每条所述导通支路包括反向串联互补双向电力开关，所述反向串联互补双向电力开关包括一对反向串联且互补导通的所述开关管单元。

3.根据权利要求2所述的双向DC-AC变换器，其特征在于，所述开关管单元包括至少两个相互并联的电力开关管以及与所述电力开关管反向并联的电力二极管。

4.根据权利要求3所述的双向DC-AC变换器，其特征在于，所述电力开关管为绝缘栅型场效应管、绝缘栅双极型晶体管和氮化镓高电子迁移率晶体管中的一种，所述电力二极管为快恢复二极管、超快恢复二极管和肖特基二极管中的一种。