[发明专利]实现第一二象限运行的正弦波高频链电池逆变方法

权利要求书

1.一种实现第一二象限运行的正弦波高频链电池逆变方法，应用于逆变装置，所述逆变装置包括电池；H桥逆变器，包括多个MOS管且并联连接形成H桥逆变的拓扑结构，所述H桥逆变器与电池电性连接，且用于装置逆变时实现逆变功能、充电时实现整流功能；高频变压器，包括初级绕组和次级绕组且匝数比为N1:N2，用于实现双向磁化工作，所述初级绕组连接H桥逆变器；交流开关器件，包括8只IGBT或MOS管且连接形成完全自关断H桥拓扑结构，用于实现电流的双向流动，所述交流开关器件电性连接次级绕组；滤波电路，电性连接交流开关器件，逆变状态时用于将断续的方波转换为连续的正弦波且使无功电流平滑回馈至电池，充电状态时用于限流储存能量；

其特征在于：所述实现第一二象限运行的正弦波高频链电池逆变方法包括如下步骤：

S1.逆变装置处于逆变状态时，电池作为电能来源，经H桥逆变器逆变转为载有正弦波信息的方波交流电，通过高频变压器升压，再经交流开关器件把载有正弦波信息的内容按相位解调提取，经滤波电路滤波，并根据冲量定理，转变为正弦波交流电；

逆变过程中装置应满足，其中，Φ为正弦波相位，Vbattery为电池电压，N1为初级绕组匝数，N2为次级绕组匝数，为调制波形脉宽PWM的占空比；

交流开关器件满足：导通时间为：，关断时间为：，其中，T为载波周期，td为死区时间；

S2.逆变装置处于充电状态时，由交流开关器件中的一组2个上下桥臂交流开关单元短路判断电流方向，并控制2组共计4个上下桥臂交流开关单元交替导通形成交流方波电压给高频变压器的电池侧供电，高频变压器将能量传递至电池侧的H桥逆变器，经整流后给电池充电。

2.根据权利要求1所述的实现第一二象限运行的正弦波高频链电池逆变方法，其特征在于：所述H桥逆变器包括4个管组A、B、C、D且构成H桥的拓扑结构，管组A、D同相，管组B、C同相，管组A、D和管组B、C互补相位差180°，每个管组包括n个并联连接的MOS管和体二极管。

3.根据权利要求1所述的实现第一二象限运行的正弦波高频链电池逆变方法，其特征在于：所述初级绕组和次级绕组的匝数比，其中，Vbattery为电池电压。

4.根据权利要求1所述的实现第一二象限运行的正弦波高频链电池逆变方法，其特征在于：8只IGBT或MOS管分为4个交流开关单元E、F、G、H且连接成完全自关断H桥拓扑结构，每个交流开关单元中的2只IGBT或MOS管的发射极或源极连接且基极或栅极连接。

5.根据权利要求1所述的实现第一二象限运行的正弦波高频链电池逆变方法，其特征在于：所述滤波电路包括第一电感L1、第二电感L2和第三电容C30，滤波电路连接有电流传感器I，第三电容C30一端连接第一电感L1远离电流传感器I一端和第三输出端J3，第三电容C30另一端连接第二电感L2远离交流开关器件一端和第四输出端J4，第一电感LI另一端连接电流传感器I，第二电感L2另一端连接交流开关器件。

6.根据权利要求1所述的实现第一二象限运行的正弦波高频链电池逆变方法，其特征在于：所述电池包括锂电池。

7.根据权利要求1所述的实现第一二象限运行的正弦波高频链电池逆变方法，其特征在于：步骤S2中，具体包括如下步骤：

S21.当供电电源为交流且瞬时电压绝对值大于时，应按照如下公式进行控制，

；

S22.当供电电源为交流且瞬时电压绝对值小于等于时，应按照如下公式进行控制，

，

其中，4个交流开关单元实现短路蓄能，充电状态时的占空比或短路蓄能时间所占百分比为，能量传输时间所占百分比为，Vin为供电电源瞬时电压绝对值；

S23.当供电电源为直流时，供电电压与交流开关的占空比关系与步骤S21和步骤S22相同。

8.根据权利要求1所述的实现第一二象限运行的正弦波高频链电池逆变方法，其特征在于：步骤S1中，H桥逆变器的整流方式采用有源整流或通过体二极管实现的无源整流，采用有源整流时，导通时间小于等于且施加有控制信号，为充电状态时的占空比或短路蓄能时间所占百分比。