储能逆变器电路及储能逆变系统

技术领域

本申请涉及储能逆变器技术领域，特别是涉及一种储能逆变器电路及储能逆变系统。

背景技术

目前世界各国室内用电所使用的电压大体有两种，分别为交流100V～130V与交流220V～240V二个类型。100V、110～130V被归类低压，如美国、日本等以及船上的电压，低压注重的是安全；220～240V则称为高压，如中国的220伏及英国的230伏和大多欧洲国家的使用电压，高压注重的是能源转换效率。采用220～230V电压的国家里，也有使用110～130V电压的情形，如瑞典、俄罗斯。另外有些国家也有双电压的需求，如美国和日本，电压需求为120V和240V两种。

储能逆变器是一种重要的能源转换设备，其作用是将电能从一种形式转换为另一种形式，并确保能量的高效利用，其关键功能是将直流电转换为交流电或者将交流电转换为直流电，以满足不同电力系统的需求。为了应该不同电压需求的使用场景，储能逆变器也需要进行不同电压大小的输出，因此双电压输出规格的储能逆变器应运而生。

对于双电压输出的储能逆变器，其原理就是在逆变器的基础上增加一个中点电压，使原来的单电压分压出两个1/2电压。现有技术一般采用在储能逆变器的输出端再接一个变压器，例如240V经过降压后输出120V的电压。但是，在储能逆变器中再接一个变压器，会使得成本升高，此外，由于变压器的接入，还使得电能的损耗增加。采用双电容分压也可实现双电压输出规格的储能逆变器，但这要使储能逆变器具有很低的交流阻抗，必须使用容量很大的电容来实现，成本和体积都很高。

综上，可见传统进行双电压输出规格的储能逆变器电路都比较复杂，且额外引入了元器件，造成了成本和体积负担。

发明内容

对于传统进行双电压输出规格的储能逆变器电路都比较复杂，且额外引入了元器件，造成了成本和体积负担这一问题，本发明实施例提供了一种储能逆变器电路及储能逆变系统。

一种储能逆变器电路，包括：

电压转换单元，用于连接储能电池，与储能电池进行双向电压转换；

整流桥单元，桥臂输入侧连接电压转换电路，桥臂输出侧用于输出第一母线电压；

电压调整单元，输入端接入第一母线电压，输出端用于输出第二母线电压，用于将第一母线电压进行升压或降压处理，获得第二母线电压；

调整控制单元，用于控制电压调整单元的升压或降压；

逆变桥单元，桥臂输入侧用于接入第二母线电压，桥臂输出侧用于输出初级电压；

电压输出单元，用于将初级电压处理为逆变输出电压。

上述的储能逆变器电路，包括电压转换单元、整流桥单元、电压调整单元、调整控制单元、逆变桥单元和电压输出单元。电压转换单元连接储能电池，与储能电池进行双向电压转换。整流桥单元的桥臂输入侧连接电压转换电路，桥臂输出侧输出第一母线电压。电压调整单元的输入端接入第一母线电压，输出端输出第二母线电压，将第一母线电压进行升压或降压处理，获得第二母线电压。调整控制单元控制电压调整单元的升压或降压；逆变桥单元的桥臂输入侧接入第二母线电压，桥臂输出侧输出初级电压；电压输出单元将初级电压处理为逆变输出电压。通过调整控制单元控制电压调整单元的升压或降压，在逆变桥单元前就完成多电压规格的处理，无需输出端额外的变压器或分压设计，可输出多电压规格的逆变输出电压的同时，方便控制体积和成本。

作为一个较优的实施方式，还包括：

电压输入单元，用于接入外部充电电压，输出充电电压；

母线软起单元，用于根据充电电压对逆变桥单元的桥臂输入侧充电；

充电控制单元，一侧接入充电电压，另一侧连接逆变桥单元的桥臂输出侧；

其中，充电电压依次通过逆变桥单元、电压调整单元、整流桥单元和电压转换单元为储能电池充电。

作为一个较优的实施方式，充电控制单元包括：

充电控制开关单元，用于根据外部的充电控制信号导通或关断；

其中，充电控制开关单元导通时，充电电压可传输至逆变桥单元的桥臂输出侧。

作为一个较优的实施方式，调整控制单元包括：

短路开关单元，用于根据外部的短路控制信号导通或关断；

其中，短路开关单元导通时，整流桥单元的桥臂输出侧连接逆变桥单元的桥臂输入侧，第一母线电压与第二母线电压为同一电压。

作为一个较优的实施方式，调整控制单元包括：

信号控制单元，用于输出开关信号至电压调整单元，根据调整开关信号以调整电压调整单元的升压或降压。

作为一个较优的实施方式，电压调整单元为BOOST升压电路。

作为一个较优的实施方式，电压输出单元包括：

一个或多个输出开关单元，用于根据外部的输出控制信号导通或关断；

一个或多个电压输出接口；其中，开关单元与电压输出接口一一对应；

其中，输出开关单元导通时，逆变输出电压通过电压输出接口对外输出。

作为一个较优的实施方式，电压输出单元包括：

两个输出开关单元以及两个电压输出接口；

其中，两个输出开关单元择一导通。

作为一个较优的实施方式，电压转换单元为LLC谐振电路。

一种储能逆变系统，包括：

储能电池；

上述任一实施例的储能逆变器电路。

上述的储能逆变系统，包括储能电池和储能逆变器电路，储能逆变器电路包括电压转换单元、整流桥单元、电压调整单元、调整控制单元、逆变桥单元和电压输出单元。电压转换单元连接储能电池，与储能电池进行双向电压转换。整流桥单元的桥臂输入侧连接电压转换电路，桥臂输出侧输出第一母线电压。电压调整单元的输入端接入第一母线电压，输出端输出第二母线电压，将第一母线电压进行升压或降压处理，获得第二母线电压。调整控制单元控制电压调整单元的升压或降压；逆变桥单元的桥臂输入侧接入第二母线电压，桥臂输出侧输出初级电压；电压输出单元将初级电压处理为逆变输出电压。通过调整控制单元控制电压调整单元的升压或降压，在逆变桥单元前就完成多电压规格的处理，无需输出端额外的变压器或分压设计，可输出多电压规格的逆变输出电压的同时，方便控制体积和成本。

附图说明

图1为一实施方式的储能逆变器电路模块图；

图2为第一部分的具体储能逆变器电路图；

图3为第二部分的具体储能逆变器电路图；

图4为另一实施方式的储能逆变器电路模块图；

图5为第三部分的具体储能逆变器电路图；

图6为第四部分的具体储能逆变器电路图。

具体实施方式

为了使得本公开的实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本公开的实施例的附图，对本公开的实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本公开的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。

除非另外定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

为了保持本公开的实施例的以下说明清楚且简明，本公开省略了部分已知功能和已知部件的详细说明。

针对多电压输出规格的需求问题，本公开实施例提供了一种储能逆变器电路。

图1为一实施方式的储能逆变器电路模块图，如图1所示，一实施方式的储能逆变器电路包括：

电压转换单元100，用于连接储能电池，与储能电池进行双向电压转换；

整流桥单元101，桥臂输入侧连接电压转换电路，桥臂输出侧用于输出第一母线电压；

电压调整单元102，输入端接入第一母线电压，输出端用于输出第二母线电压，用于将第一母线电压进行升压或降压处理，获得第二母线电压；

调整控制单元103，用于控制电压调整单元102的升压或降压；

逆变桥单元104，桥臂输入侧用于接入第二母线电压，桥臂输出侧用于输出初级电压；

电压输出单元105，用于将初级电压处理为逆变输出电压。

其中，电压转换单元100连接储能电池，进行双向电压转换——在储能电池对外放电时，放电电流经电压转换单元100对外进行转换；在对储能电池充电时，充电电压经电压转换单元100转换后输出至储能电池。

在其中一个实施例中，为了更好地解释本实施例的储能逆变器电路，本公开实施例以一具体储能逆变器电路辅助进行实施例说明。需要注意的是，具体储能逆变器电路仅为一优选实施例，不代表对各电路单元的唯一限定。在满足本实施例的构思目的，可通过其它电路选型或调整，搭建的储能逆变器电路也在本实施例的保护范围内。

在其中一个实施例中，电压转换单元100用于进行交直流变换，可选用ACDC单元或LLC谐振电路等。作为一个较优的电路选型，图2为第一部分的具体储能逆变器电路图，如图2所示，电压转换单元100采用LLC谐振电路，将L1侧的储能电池的电压转换为L2侧对整流桥单元101输入或输出。

在储能电池放电时，整流桥单元101用于将电压转换单元100的输出转换为第一母线电压；在储能电池充电时，整流桥单元101用于将第一母线电压转换为对电压转换单元100的输出。

在其中一个实施例中，如图2所示，整流桥单元101采用由MOS管(Q1/Q2/Q3/Q4)构成的整流桥，Q3和Q4的公共端作为第一母线电压的BUS1+，Q1和Q2的公共端作为第一母线电压的BUS1-。BUS1+与BUS1-共同作为第一母线电压并对接电压调整单元102。

其中，电压调整单元102是实现母线电压变压的核心，进而最终改变逆变输出电压。与在逆变输出后通过变压器调整电压不同的是，本公开实施例是在第一母线电压与第二母线电压间通过电压调整单元102进行变压，变压所需的条件没有变压器苛刻，便于控制体积和成本。

其中，电压调整单元102用于进行升压或降压处理，可以为升压电路或降压电路。

在其中一个实施例中，图3为第二部分的具体储能逆变器电路图，如图3所示，电压调整单元102采用BOOST升压电路。采用BOOST升压电路，是可通过调整如开关管Q6和Q7的开关频率或占空比，灵活调整升压，将第一母线电压变换为多类型的第二母线电压(如图3所示的BUS2+和BUS2-)。

基于此，调整控制单元103包括：

信号控制单元，用于输出开关信号至电压调整单元102，根据调整开关信号以调整电压调整单元102的升压或降压。

例如，信号控制单元可采用PWM控制器，通过PWM控制器输出开关信号至电压调整单元102，根据调整开关信号以调整电压调整单元102的升压或降压。

作为一个较优的方式，可有效的降低储能逆变器电路的成本和体积。调整控制单元103包括：

短路开关单元，用于根据外部的短路控制信号导通或关断；

其中，短路开关单元导通时，整流桥单元101的桥臂输出侧连接逆变桥单元104的桥臂输入侧，第一母线电压与第二母线电压为同一电压。

通过短路开关单元，将电压调整单元102进行短路处理，使得第二母线电压等于第一母线电压。在非短路时，则第二母线电压经过电压调整单元102处理，与第一母线电压不同。这一方式，可以最低的成本实现两种电压规格的逆变输出电压。如图3所示，开关JK1表示短路开关单元，在JK1导通时，第一母线电压(BUS1+、BUS1-)直接对接至第二母线电压(BUS2+、BUS2-)。这一方式结构简单，易于实现。

其中，逆变桥单元104将第二母线电压转换为初级电压。如图3所示，由开关管(Q8/Q9/Q10/Q11)构成的逆变桥单元104，将第二母线电压(BUS2+、BUS2-)转换为初级电压(如图3所示的L3侧)。

电压输出单元105将初级电压处理为逆变输出电压，作为储能逆变器电路的对外供电输出。

在其中一个实施例中，图4为另一实施方式的储能逆变器电路模块图，如图4所示，另电压输出单元105包括：

一个或多个输出开关单元200，用于根据外部的输出控制信号导通或关断；

一个或多个电压输出接口201；其中，开关单元与电压输出接口一一对应；

其中，输出开关单元200导通时，逆变输出电压通过电压输出接口201对外输出。

在一个输出开关单元200导通时，输出一路逆变输出电压。其中，输出开关单元200可与电压规格一一对应，需要输出何种类型的逆变输出电压时，则导通对应的输出开关单元200。

作为一个较优的实施方式，电压输出单元105包括：

两个输出开关单元200以及两个电压输出接口201；

其中，两个输出开关单元200择一导通。

通过择一导通的形式，配合上述的短路开关单元，实现最低成本和简单结构下，两种电压规格的逆变输出。图5为第三部分的具体储能逆变器电路图，如图5所示，开关JK4和JK5构成一个输出开关单元，开关JK6和JK7构成另一个输出开关单元。以120V和240V两种电压规格需求为例，不同的输出开关单元对应的电压输出接口分别用于120V交流输出和240V交流输出。

在其中一个实施例中，如图4所示，另一实施方式的储能逆变器电路还包括：

电压输入单元300，用于接入外部充电电压，输出充电电压；

母线软起单元301，用于根据充电电压对逆变桥单元104的桥臂输入侧充电；

充电控制单元302，一侧接入充电电压，另一侧连接逆变桥单元104的桥臂输出侧；

其中，充电电压依次通过逆变桥单元104、电压调整单元102、整流桥单元101和电压转换单元100为储能电池充电。

母线软起单元301根据电压输入单元300的充电电压对母线进行软启动。软启动后，由充电控制单元302将充电电压输出至逆变桥单元104的桥臂输出侧，以与储能电池放电反向的方向，向储能电池充电。

在其中一个实施例中，充电控制单元302包括：

充电控制开关单元，用于根据外部的充电控制信号导通或关断；

其中，充电控制开关单元导通时，充电电压可传输至逆变桥单元104的桥臂输出侧。

图6为第四部分的具体储能逆变器电路图，如图6所示，由开关JK2和JK3构成充电控制开关单元。

以下综合各部分的具体储能逆变器电路，对本实施例的具体储能逆变器电路进行解释：

充电伊始阶段，母线电压为零，交流输入先通过母线软起为母线充电。辅助电源启动后闭合继开关JK2和JK3，交流输入通过主回路和LLC谐振电路对低压储能电池进行隔离充电。

放电开始阶段，LLC谐振输出经整流桥电路整流后得到母线电压BUS1+，当开关JK1断开时BOOST电路将BUS1+升压至母线电压BUS2+，经逆变电路进行逆变输出。当开关JK1闭合时BOOST电路不工作，整流后的母线电压直接进行逆变输出。其中，输出电路中的开关JJK4、JK5、JK6和JK7，主要起120V和240V输出切换的作用。当开关JK4和JK5闭合，JK6和JK7断开时，输出交流120V；当开关JK4和JK5断开，开关JK6和JK7闭合时，输出交流240V。因此其输出能满足120V和240V双电压输出规格，从而提高了不同地区用户不同电压的兼容性。同时，输出侧通过断开开关JK4和JK5，吸合开关JK6和JK7将电压送至240V输出规格的插座，供用户使用；切换后也可以避免240V从120V插座输出。当识别出用户侧需要120V输出时，进行相应切换即可。

本公开实施例还提供了一种储能逆变系统，包括：

储能电池；

上述任一实施例的储能逆变器电路。

上述的储能逆变系统，包括储能电池和储能逆变器电路，储能逆变器电路包括电压转换单元100、整流桥单元101、电压调整单元102、调整控制单元103、逆变桥单元104和电压输出单元105。电压转换单元100连接储能电池，与储能电池进行双向电压转换。整流桥单元101的桥臂输入侧连接电压转换电路，桥臂输出侧输出第一母线电压。电压调整单元102的输入端接入第一母线电压，输出端输出第二母线电压，将第一母线电压进行升压或降压处理，获得第二母线电压。调整控制单元103控制电压调整单元102的升压或降压；逆变桥单元104的桥臂输入侧接入第二母线电压，桥臂输出侧输出初级电压；电压输出单元105将初级电压处理为逆变输出电压。通过调整控制单元103控制电压调整单元102的升压或降压，在逆变桥单元104前就完成多电压规格的处理，无需输出端额外的变压器或分压设计，可输出多电压规格的逆变输出电压的同时，方便控制体积和成本。

对于本公开，还有以下几点需要说明：

(1)本公开的实施例附图只涉及到与本公开的实施例涉及到的结构，其他结构可参考通常设计。

(2)为了清晰起见，在用于描述本发明的实施例的附图中，层或结构的厚度和尺寸被放大。可以理解，当诸如层、膜、区域或基板之类的元件被称作位于另一元件“上”或“下”时，该元件可以“直接”位于另一元件“上”或“下”，或者可以存在中间元件。

(3)在不冲突的情况下，本公开的实施例及实施例中的特征可以相互组合以得到新的实施例。以上仅为本公开的具体实施方式，但本公开的保护范围并不局限于此，本公开的保护范围应以权利要求的保护范围为准

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。