(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910516735.2
(22)申请日 2019.06.14
(71)申请人 华为技术有限公司
地址 518129 广东省深圳市龙岗区坂田华
为总部办公楼
(72)发明人 封宁波 裔杰 汪航 王庆雨
(74)专利代理机构 北京亿腾知识产权代理事务
所(普通合伙) 11309
代理人 陈霁
(51)Int.Cl.
H02M 7/217(2006.01)
H02J 3/38(2006.01)
(54)发明名称一种离网裂相器和逆变器系统(57)摘要本申请提供一种离网裂相器和逆变器系统，在一个实施例中，所述离网裂相器包括：第一输入端口和第二输入端口，分别与电源的第一相端口和第二相端口连接；第一输出端口和第二输出端口为第一负载提供第二电压，第二输出端口和第三输出端口为 第二负载提供第三电压；第一电容和第二电容，第一电容连接在第一输出端口与第二输出端口之间，第二电容连接在第二输出端口和第三输出端口之间；第一开关电路和第二开关电路，第一开关电路和第二开关电路串联在第一输入端口和第二输入端口之间，第一开关电路和第二开关电路相互沿相反的方向单向导通；在第一开关电路和第二开关电路之间设置第一节点；电感，电感连接在第一节点和第二输出端口 之间。权利要求书2页 说明书9页 附图5页CN 110323955 A 2019.10.11
C N 110323955
A
1.一种离网裂相器，其特征在于，包括：第一输入端口、第二输入端口、第一输出端口、第二输出端口、第三输出端口、第一电容、第二电容、第一开关电路、第二开关电路和电感；
所述第一输入端口和所述第二输入端口，分别与电源连接；所述电源提供第一电压；
所述第一输出端口、所述第二输出端口和所述第三输出端口，所述第一输出端口和所述第二输出端口为第一负载提供第二电压，所述第二输出端口和所述第三输出端口为第二负载提供第三电压；所述第二电压和所述第三电压均小于所述第一电压；
所述第一电容和所述第二电容，所述第一电容连接在所述第一输出端口与所述第二输出端口之间，所述第二电容连接在所述第二输出端口和所述第三输出端口之间；
所述第一开关电路和所述第二开关电路，所述第一开关电路和所述第二开关电路串联在所述第一输入端口和所述第二输入端口之间，所述第一开关电路和所述第二开关电路相互沿相反的方向单向导通；其中在所述第一开关电路和所述第二开关电路之间设置有第一节点；
所述电感，所述电感连接在所述第一节点和所述第二输出端口之间；
其中，所述第一开关电路和所述第二开关电路让所述第一电容上的电量通过所述电感转移到所述第二电容上，或让所述第二电容上的电量通过所述电感转移到所述第一电容上。
2.根据权利要求1所述的离网裂相器，其特征在于，还包括：驱动控制系统，所述驱动控制系统根据所述第一电容两端电压和所述第二电容两端电压来控制所述第一开关电路和所述第二开关电路的进行单向导通。
3.根据权利要求1所述的离网裂相器，其特征在于，
当所述第一电容两端电压的电压值的绝对值大于所述第二电容两端电压的电压值的绝对值，且所述第一输出端口与所述第三输出端口之间的电压值为正值时，所述第二开关电路沿第三方向形成通路；当
所述第一开关电路在第一方向形成通路，所述第一电容对所述电感进行放电；当所述第一开关电路在第一方向形成断路，所述电感通过所述第二开关电路沿第三方向对所述第二电容充电；或
当所述第一电容两端电压的电压值的绝对值大于所述第二电容两端电压的电压值的绝对值，且所述第一输出端口与所述第三输出端口之间的电压值为负值时，所述第二开关电路沿第四方向形成通路；当所述第一开关电路在第二方向形成通路，所述第一电容对所述电感进行放电；当所述第一开关电路在第二方向形成断路，所述电感通过所述第二开关电路沿第四方向对所述第二电容充电；或
当所述第一电容两端电压的电压值的绝对值小于所述第二电容两端电压的电压值的绝对值，且所述第一输出端口与所述第三输出端口之间的电压值为正值时，所述第一开关电路沿第一方向形成通路；当所述第二开关电路在所述第三方向形成通路，所述第二电容对所述电感进行放电；当所述第二开关电路形成断路，所述电感通过所述第一开关电路沿第一方向对所述第一电容充电；或
当所述第一电容两端电压的电压值的绝对值小于所述第二电容两端电压的电压值的绝对值，且所述第一输出端口与所述第三输出端口之间的电压值为负值时，所述第一开关电路沿第二方向形成通路；当所述第二开关电路在所述第四方向形成通路，所述第二电容对所述电感进行放电；当所述第二开关电路形成断路，所述电感所述第一开关电路沿第二
方向对所述第一电容充电；
其中，所述第一方向和所述第二方向是相反方向，所述第三方向和所述第四方向是相反方向，且所述第一开关电路上电流沿所述第一方向流向所述电感的方向与所述第二开关电路上电流沿所述第三方向所述第三方向流向所述电感的方向相同。
4.根据权利要求3所述的离网裂相器，其特征在于，所述第一开关电路包括第一开关和第二开关，所述第二开关电路包括第三开关和第四开关，
所述第一开关，用于让所述第一开关电路在所述第一方向形成通路或断路；所述第二开关，用于让所述第一开关电路在所述第二方向形成通路或断路；
所述第三开关，用于让所述第二开关电路在所述第三方向形成通路或断路；所述第四开关，用于让所述第二开关电路在所述第四方向形成通路或断路。
5.根据权利要求3所述的离网裂相器，其特征在于，所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关和所述第四开关由MOS管形成。
6.根据权利要求2-5所述的离网裂相器，其特征在于，驱动控制系统包括：
采集器，用于采集所述第一电容两端电压、所述第二电容两端电压和所述电感的电流；
电压调节器，用于接收所述第一电容两端电压的电压值与所述第二电容两端电压的电压值的差值，得到第一电流；
电流调节器，用于接收所述生成电流和所述电感的电流，得到第四电压；
所述驱动控制系统根据所述第一电容两端电压与所述第二电容两端电压中较大的电压值和所述第四电压，计算出用于控制所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关和所述第四开关的占空比。
7.一种离网裂相方法，其中，第一输入端口和第二输入端口，分别与电源连接；所述电源提供第一电压；第一输出端口、第二输出端口和第三输出端口；其中所述第一输出端口和所述第二输出端口为第一负载提供第二电压，所述第二输出端口和所述第三输出端口为第二负载提供第三电压；所述第二电压和所述第三电压均小于所述第一电压；其特征在于，包括：
根据第一电容两端电压和第二电容两端电压的电压差，控制第一开关电路和第二开关电路中的一个电路导通，第一电容和第二电容中的一个电容对电感放电；所述第一电容连接在所述第一输出端口与所述第二输出端口之间，所述第二电容连接在所述第二输出端口和所述第三输出端口之间；所述第一开关电路和所述第二开关电路串联在所述第一输入端口和所述第二输入端口之间；其中在所述第一开关电路和所述第二开关电路之间设置有第一节点；所述电感连接在所述第一节点和所述第二输出端口之间；
控制所述第一开关电路和所述第二开关电路中的另一个电路导通，所述电感对所述第一电容和所述第二电容中的另一个电容充电。
8.一种逆变器系统，其特征在于，包括：
逆变器，用于将直流电信号转换成交流电信号；
离网裂相器，所述离网裂相器为如权利要求1至权利要求6任一项所述的离网裂相器，所述电源有所述逆变器提供，所述电源的第一相端口和第二相端口为所述逆变器的两个输出相端口。
一种离网裂相器和逆变器系统
技术领域
[0001]本发明涉及逆变器技术领域，尤其涉及一种离网裂相器和逆变器系统。
背景技术
[0002]逆变器是将直流电源逆变成交流电源的电源系统，广泛应用于光伏等新能源发电行业。作为发电的核心设备，逆变器将光伏组件优化后的直流逆变为交流，而后选择输送电网(并网)或者负载供电(
离网)。如图1所示的现有技术中一种逆变器系统，其通常具备3个功率端口：直流输入端口、电池端口和交流输出端口，对应三个主要工作模式，分别为：将直流输入的太阳能直流电逆变为交流电，从交流输出端口输出并网；当市电停电时，将电池端口的直流电逆变为交流电，从交流输出端口输出给负载供电；将直流输入的太阳能直流电变换后给电池充电(储能)。
[0003]世界范围内的家用供电系统存在两种电压等级，220V电网系统和110V电网系统，而现在业界的并网逆变器，都是按照220V的系统设计的。
[0004]当逆变器并网运行时，对于220V的系统，交流端口连接到其火线和零线上；而对于日本/美国等使用110V系统的地区，逆变器的交流输出端口连接到110V系统的两根火线，其电压差为110V*1.732＝190.5V，接近220V。这样实现了全球范围内并网逆变器的统一化。[0005]当市电异常时，逆变器可以断开与电网的连接，工作在离网模式下。如果逆变器接有电池，可以输出220V的交流电压，给220V系统用户的负载直接供电。但对于110V的系统来说，这个电压等级无法给110V系统的负载使用。这就需要对220V进行降压或裂相，使其输出电压降到110V左右，以供家用单相负载供电。
[0006]目前传统的逆变器系统中的离网裂相大都使用工频隔离变压器或自耦变压器进行裂相，然而工频隔离变压器或自耦变压器都存在体积大，质量大的问题，且在并网应用时会消耗能量，造成效率低。除此之外，离网应用时在切入到工频隔离变压器或自耦变压器后，变压器存在过渡过程，在这个过程中会出现很大的浪涌电流，容易烧断保险或粘死继电器，存在隐患。
发明内容
[0007]本申请的实施例提供了一种离网裂相器和逆变器系统，通过本申请提供的离网裂相器，实现对不同负载系统的供电要求；同时，将逆变器系统的变压器替换为本申请提供的离网裂相器后，可以解决由于变压器的存在，导致逆变器系统的体积过大问题和出现浪涌电流烧断保险或粘死继电器的安全隐患问题。
[0008]为了达到上述目的，本申请的实施例采用如下技术方案：
[0009]第一方面，本申请提供一种离网裂相器，包括：第一输入端口、第二输入端口、第一输出端口、第二输出端口、第三输出端口、第一电容、第二电容、第一开关电路、第二开关电路和电感；所述第一输入端口和所述第二输入端口，分别与电源连接；所述电源通过所述第一相端口和所述第二相端口提供第一电压；所述第一输出端口、所述第二输出端口和所述
第三输出端口，所述第一输出端口和所述第二输出端口为第一负载提供第二电压，所述第二输出端口和所述第三输出端口为第二负载提供第三电压；所述第二电压和所述第三电压均小于所述第一电压；所述第一电容和所述第二电容，所述第一电容连接在所述第一输出端口与所述第二输出端口之间，所述第二电容连接在所述第二输出端口和所述第三输出端口之间；所述第一开关电路和所述第二开关电路，所述第一开关电路和所述第二开关电路串联在所述第一输入端口和所述第二输入端口之间，所述
第一开关电路和所述第二开关电路相互沿相反的方向单向导通；其中在所述第一开关电路和所述第二开关电路之间设置有第一节点；所述电感，所述电感连接在所述第一节点和所述第二输出端口之间；其中，所述第一开关电路和所述第二开关电路让所述第一电容上的电量通过所述电感转移到所述第二电容上，或让所述第二电容上的电量通过所述电感转移到所述第一电容上。本申请实施例通过将离网裂相器两输入端口接入外接电源电路后，通过控制第一开关电路和第二开关电路的导通或关断，来控制第一电容C1和第二电容C2两端的电压，从而实现并对第一输出端口L1与第二输出端口N之间的电压和第二输出端口N与第三输出端口L2之间的电压进行调控，使该离网裂相器满足对不同负载系统的供电要求。
[0010]在另一个可能的实现中，还包括：驱动控制系统，所述驱动控制系统根据所述第一电容两端电压和所述第二电容两端电压来控制所述第一开关电路和所述第二开关电路的进行单向导通。本申请通过驱动控制系统来控制第一开关电路和第二开关电路的单向导通，实现对离网裂相器的调控。
[0011]在另一个可能的实现中，当所述第一电容两端电压的电压值的绝对值大于所述第二电容两端电压的电压值的绝对值，且所述第一输出端口与所述第三输出端口之间的电压值为正值时，所述第二开关电路沿第三方向形成通路；当所述第一开关电路在第一方向形成通路，所述第一电容对所述电感进行放电；当所述第一开关电路在第一方向形成断路，所述电感通过所述第二开关电路沿第三方向对所述第二电容充电；或当所述第一电容两端电压的电压值的绝对值大于所述第二电容两端电压的电压值
的绝对值，且所述第一输出端口与所述第三输出端口之间的电压值为负值时，所述第二开关电路沿第四方向形成通路；当所述第一开关电路在第二方向形成通路，所述第一电容对所述电感进行放电；当所述第一开关电路在第二方向形成断路，所述电感通过所述第二开关电路沿第四方向对所述第二电容充电；或当所述第一电容两端电压的电压值的绝对值小于所述第二电容两端电压的电压值的绝对值，且所述第一输出端口与所述第三输出端口之间的电压值为正值时，所述第一开关电路沿第一方向形成通路；当所述第二开关电路在所述第三方向形成通路，所述第二电容对所述电感进行放电；当所述第二开关电路形成断路，所述电感通过所述第一开关电路沿第一方向对所述第一电容充电；或当所述第一电容两端电压的电压值的绝对值小于所述第二电容两端电压的电压值的绝对值，且所述第一输出端口与所述第三输出端口之间的电压值为负值时，所述第一开关电路沿第二方向形成通路；当所述第二开关电路在所述第四方向形成通路，所述第二电容对所述电感进行放电；当所述第二开关电路形成断路，所述电感所述第一开关电路沿第二方向对所述第一电容充电；其中，所述第一方向和所述第二方向是相反方向，所述第三方向和所述第四方向是相反方向，且所述第一开关电路上电流沿所述第一方向流向所述电感的方向与所述第二开关电路上电流沿所述第三方向所述第三方向流向所述电感的方向相同。
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