[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

说明书

本发明提供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，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，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且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，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，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。本发明可实现电流的双向流动，并使装置电流可在一、二象限运行，电压波形不会畸变，电路简洁可靠且提高便携性。

技术领域

本发明属于工业逆变器电源技术领域，具体涉及一种实现第一二象限运行的正弦波高频链电池逆变方法。

背景技术

随着环保要求，碳中和时间表目标的明确，电池作为能量来源的锂电池逆变器，其应用会越来越广越来越普及。锂电池逆变的交流电源相比于汽油或柴油发电机具有移动方便、对负载变化响应快、输出电压稳定、无噪音不扰民、环保无污染、重量轻等优点且将逐步取代发电机，成为更好的选择。

现有技术中，电池逆变器一般采用工频变压器作为能量转换的中间环节，这种方案易于实现控制，但效率低，重量大；或者应用高频链方案的逆变器，但要有单独的充电器或内置充电装置，且充电电源仅为交流220V或其他类型电源，增加了产品的成本和复杂性。如申请公布号为CN112019062A的发明专利公开了一种能实现能量回馈的正弦波三电平锂电池逆变装置，采用高频变压器实现中间能量转换，并采用高频链三电平电路，通过电平状态和实时相位控制输出占空比，实现能量流动和无功电流通道畅通，降低谐波且减少无功电流，但其电路结构复杂，导致逆变装置重量大，便携性较低。而对于移动电源，使用者提出便携、轻便、低成本、高可靠性等更高的要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种实现第一二象限运行的正弦波高频链电池逆变方法，实现电流的双向流动，并使装置电流可在一、二象限运行，电压波形不会畸变，电路简洁可靠且提高便携性。

本发明提供了如下的技术方案：

本申请提出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，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；

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；