放射狀直流微網的製作方法
2023-12-02 21:30:31
專利名稱：放射狀直流微網的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種電カ電子技術領域的集中分布直流電網，具體地，涉及ー种放射狀直流微網，其可將多路12V直流從輸入端升壓至120V直流送至儲能裝置，將多路120V直流從輸入端降壓至12V直流送至儲能裝置；或將12V直流從儲能裝置升壓至120V直流送至多路輸入端、將120V直流從儲能裝置降壓至12V直流送至多路輸入端。
背景技術：
放射狀直流微網是微電網重要組成部分。隨著我國微電網的迅猛發展，對於放射狀直流微網的需求越來越旺盛，對放射狀直流微網的功率傳輸的靈活性要求也越來越高。穩定性好、功率傳輸靈活的放射狀直流微網符合微電網的發展要求，具有良好的應用前景。為了完成雙向功率傳輸，放射狀直流微網可以採用帶隔離型的放射狀直流微網和非隔離型的放射狀直流微網。與帶隔離型的放射狀直流微網相比，非隔離型的放射狀直流微網方案具有結構簡單、成本低廉、電源利用率高和穩定可靠的優點。經過對現有適合分布直流電網的接ロ技術的檢索發現，文章《永磁風カ發電機分布式直流併網動態電壓解耦補償控制》(《電機與控制學報》，20011第5期)中描述的直流變換器的結構複雜、功能不全、不能實現雙向功率參數、且效率較低、成本較高。為此需要採用新的放射狀直流微網，以便於簡化結構、提高電源利用率、簡化控制、保證供電質量。
發明內容
有鑑於現有技術的上述缺陷，本發明所要解決的技術問題是提供ー种放射狀直流微網，其能夠實現雙向直流功率傳輸，具有結構簡単、控制簡便、成本低廉等優點。為實現上述目的，本發明提供了ー种放射狀直流微網，其包括多個依次級聯的接ロ電路和一個儲能裝置，其中，各個接ロ電路的結構相同，所述接ロ電路的輸入端與各自的直流電源的輸出端相連，輸出端與所述儲能裝置的輸入端相連；所述接ロ電路為雙向直流功率傳輸開關電路，包括第一電解電容、第二電解電容、第一電阻、第二電阻、第一電感、第二電感和八個IGBT,其中,所述第一電解電容正極與直流電源的輸入正極相連，其負極與直流電源的輸入負極相連；所述第二電解電容正極與直流電源的輸出正極相連，其負極與直流電源的輸出負極相連；所述第一電阻為穩定電阻，其兩端與所述第一電解電容兩端並聯；所述第二電阻為穩定電阻，其兩端與所述第二電解電容兩端並聯；所述第一電感兩端分別與第一節點和第三節點相連；所述第二電感兩端分別與第二節點和第四節點相連；第一 IGBT集電極與所述輸入正極相連，其發射極與所述第一節點相連；第二 IGBT集電極與所述第一節點相連，其發射極與所述輸入負極相連；第三IGBT集電極與所述輸入正極相連，其發射極與所述第二節點相連；第四IGBT集電極與所述第二節點相連，其發射極與所述輸入負極相連；第五IGBT集電極與所述輸出正極相連，其發射極與所述第三節點相連；第六IGBT集電極與所述第三節點相連，其發射極與所述輸出負極相連；第七IGBT集電極與所述輸出正極相連，其發射極與所述第四節點相連；第八IGBT集電極與所述第四節點相連，其發射極與所述輸出負極相連；其中，所述第一節點為所述第一 IGBT與所述第二 IGBT構成的橋臂中點，所述第二節點為所述第三IGBT與所述第四IGBT構成的橋臂中點，所述第三節點為所述第五IGBT與所述第六IGBT構成的橋臂中點，所述第四節點為所述第七IGBT與所述第八IGBT構成的橋臂中點；所述儲能裝置為包含多個接入端ロ的蓄 電池或大電容。根據上述的放射狀直流微網，其中，所述八個IGBT的門極接收PWM脈衝控制信號，當第一、三IGBT以一定佔空比開通關斷，其餘IGBT始終開通時，所述接ロ電路正向降壓；當第二、四IGBT以一定佔空比開通關斷，其餘IGBT始終開通時，所述接ロ電路正向升壓；當第
五、七IGBT以一定佔空比開通關斷，其餘IGBT始終開通時，所述接ロ電路反向降壓；當第
六、八IGBT以一定佔空比開通關斷，其餘IGBT始終開通時，所述接ロ電路正向降壓。根據上述的放射狀直流微網，其中，所述第一電解電容、第二電解電容的電容值為2200F，耐壓為 450V。根據上述的放射狀直流微網，其中，所述第一電阻、第二電阻的電阻值為200kQ，功率為2W。根據上述的放射狀直流微網，其中，所述第一電感、第二電感的電感值為ImH。根據上述的放射狀直流微網，其中，所述第一 IGBT、第二 IGBT、第三IGBT和第四IGBT的參數為耐流35A/100°C，耐壓為600V，開關頻率為20kHz。根據上述的放射狀直流微網，其中，所述單個接ロ電路的功率等級為5. OkW。因此，本發明的放射狀直流微網利用雙向可升降壓直流變電路將交流電壓轉換為可升降的直流電壓進行處理，從而實現了雙向直流功率傳輸，其電路結構簡單、控制簡便、輸出電壓穩定性好，符合微電網的發展要求，且具有設計結構新穎、通用性強、成本低廉等優點。
圖I為本發明的放射狀直流微網的電路原理圖。
具體實施例方式以下將結合附圖對本發明的構思、具體結構及產生的技術效果作進ー步說明，以充分地了解本發明的目的、特徵和效果。如圖I所示，本發明為ー種可將多路12V直流從輸入端升壓至120V直流送至儲能裝置，將多路120V直流從輸入端降壓至12V直流送至儲能裝置；或將12V直流從儲能裝置升壓至120V直流送至多路輸入端、將120V直流從儲能裝置降壓至12V直流送至多路輸入端的放射狀直流微網，其包括多個依次級聯的接ロ電路1、2、…、n和一個儲能裝置，其中，各個接ロ電路的結構相同，均為雙向直流功率傳輸開關電路。每個接ロ電路的輸入端與各自的直流電源的輸出端相連，輸出端與儲能裝置的輸入端相連。同時，單個接ロ電路功率等級為5. Okff0下面以接ロ電路I為例，詳述其具體電路結構。
接ロ電路I為雙向直流功率傳輸開關電路，其包括第一電解電容El、第二電解電容E2、第一電阻R1、第二電阻R2、第一電感LI、第二電感L2和八個絕緣柵雙極型電晶體(IGBT)。其中，第一電解電容El正極與直流電源的輸入正極Pl相連，其負極與直流電源的輸入負極NI相連；第二電解電容E2正極與直流電源的輸出正極P2相連，其負極與直流電源的輸出負極N2相連；第一電阻Rl為穩定電阻，其兩端與第一電解電容El兩端並聯；第二電阻Rl為穩定電阻，其兩端與第二電解電容E2兩端並聯；第一電感LI兩端分別與第一節點A和第三節點C相連；第ニ電感L2兩端分別與第二節點B和第四節點D相連；第一 IGBTSI集電極與輸入正極Pl相連，其發射極與第一節點A相連；第二 IGBT S2集電極與第一節點A相連，其發射極與輸入負極NI相連；第三IGBT S3集電極與輸入正極Pl相連，其發射極與第二節點B相連；第四IGBT S4集電極與第二節點B相 連，其發射極與輸入負極NI相連；第五IGBT S5集電極與輸出正極P2相連，其發射極與第三節點C連；第六IGBT S6集電極與第三節點C相連，其發射極與輸出負極N2相連；第七IGBT S7集電極與輸出正極P2相連，其發射極與第四節點D相連；第八IGBT S8集電極與第四節點D相連，其發射極與輸出負極N2相連。其中，第一節點A為第一 IGBT SI與第二 IGBT S2構成的橋臂中點，第二節點B為第三IGBT S3與第四IGBT S4構成的橋臂中點，第三節點C為第五IGBT S5與第六IGBT S6構成的橋臂中點，第四節點D為第七IGBT S7與第八IGBT S8構成的橋臂中點。儲能裝置為包含多個接入端ロ的蓄電池或大電容。具體地，在本發明中，所採用的各個器件的參數如下第一電解電容E1、第二電解電容E2的電容值為2200 ii F，耐壓為450V。第一電阻Rl、第二電阻R2的電阻值為200k Q，功率為2W。第一電感LI、第二電感L2的電感值為ImH。IGBT SI S4 為功率 IGBT，耐流 35A/100°C，耐壓 600V，開關頻率為 20kHz。在具體使用中，八個IGBT的門極接收PWM脈衝控制信號，並且使得八個IGBT安裝如下方式工作第一、三IGBT S1、S3以一定佔空比開通關斷，其餘IGBT始終開通時，接ロ電路正向降壓；第二、四IGBT S2、S4以一定佔空比開通關斷，其餘IGBT始終開通時，接ロ電路正向升壓；第五、七IGBT S5、S7以一定佔空比開通關斷，其餘IGBT始終開通時，接ロ電路反向降壓；第六、八IGBT S6、S8以一定佔空比開通關斷，其餘IGBT始終開通時，接ロ電路正向降壓。通過上述方式，本發明的放射狀直流微網實現了雙向直流功率傳輸。具體地，接ロ電路正向升壓時，可將12V直流從輸入端升壓至120V直流送至輸出端；接ロ電路正向降壓時，可將120V直流從輸入端降壓至12V直流送至輸出端；接ロ電路反向升壓時，可將12V直流從輸出端升壓至120V直流送至輸入端，接ロ電路反向降壓時，可將120V直流從輸出端降壓至12V直流送至輸入端。通過上述方式，本發明的多路接ロ電路工作時實現了直流電儲能和配電。本發明的放射狀直流微網，將輸入端(或儲能裝置)交流電壓變換為升高或降低的直流電壓送至輸出端(或儲能裝置)，同時能夠實現電路的雙向升降壓，通過各個接ロ電路與儲能裝置並聯，實現分布直流電的儲能與供電，且電路結構簡單、控制簡便、設計新穎、成本低廉，具有很好的應用前景。以上詳細描述了本發明的較佳具體實施例。應當理解，本領域的普通技術無需創造性勞動就可以根據本發明的構思做出諸多修改和變化。因此，凡本技術領域中技術人員依本發明的構思在現有技術的基礎上通過邏輯分析、推理或者有限的實驗可以得到的技術方案，皆應在由權利要求書所確定的保 護範圍內。
權利要求
1.一种放射狀直流微網，其特徵在於，包括多個依次級聯的接口電路和一個儲能裝置，其中，各個接口電路的結構相同，所述接口電路的輸入端與各自的直流電源的輸出端相連，輸出端與所述儲能裝置的輸入端相連； 所述接口電路為雙向直流功率傳輸開關電路，包括第一電解電容、第二電解電容、第一電阻、第二電阻、第一電感、第二電感和八個IGBT，其中，所述第一電解電容正極與直流電源的輸入正極相連，其負極與直流電源的輸入負極相連；所述第二電解電容正極與直流電源的輸出正極相連，其負極與直流電源的輸出負極相連；所述第一電阻為穩定電阻，其兩端與所述第一電解電容兩端並聯；所述第二電阻為穩定電阻，其兩端與所述第二電解電容兩端並聯；所述第一電感兩端分別與第一節點和第三節點相連；所述第二電感兩端分別與第二節點和第四節點相連；第一 IGBT集電極與所述輸入正極相連,其發射極與所述第一節點相連；第二 IGBT集電極與所述第一節點相連，其發射極與所述輸入負極相連；第三IGBT集電極與所述輸入正極相連，其發射極與所述第二節點相連；第四IGBT集電極與所述第二節點相連，其發射極與所述輸入負極相連 』第五IGBT集電極與所述輸出正極相連，其發射極與所述第三節點相連；第六IGBT集電極與所述第三節點相連，其發射極與所述輸出負極相連；第七IGBT集電極與所述輸出正極相連，其發射極與所述第四節點相連；第八IGBT集電極與所述第四節點相連，其發射極與所述輸出負極相連； 其中，所述第一節點為所述第一 IGBT與所述第二 IGBT構成的橋臂中點，所述第二節點為所述第三IGBT與所述第四IGBT構成的橋臂中點，所述第三節點為所述第五IGBT與所述第六IGBT構成的橋臂中點，所述第四節點為所述第七IGBT與所述第八IGBT構成的橋臂中佔. 所述儲能裝置為包含多個接入埠的蓄電池或大電容。
2.根據權利要求I所述的放射狀直流微網，其特徵在於，所述八個IGBT的門極接收PWM脈衝控制信號，當第一、三IGBT以一定佔空比開通關斷，其餘IGBT始終開通時，所述接口電路正向降壓；當第二、四IGBT以一定佔空比開通關斷，其餘IGBT始終開通時，所述接口電路正向升壓；當第五、七IGBT以一定佔空比開通關斷，其餘IGBT始終開通時，所述接口電路反向降壓；當第六、八IGBT以一定佔空比開通關斷，其餘IGBT始終開通時，所述接口電路正向降壓。
3.根據權利要求I所述的放射狀直流微網，其特徵在於，所述第一電解電容、第二電解電容的電容值為2200F，耐壓為450V。
4.根據權利要求I所述的放射狀直流微網，其特徵在於，所述第一電阻、第二電阻的電阻值為200k Ω，功率為2W。
5.根據權利要求I所述的放射狀直流微網，其特徵在於，所述第一電感、第二電感的電感值為ImH。
6.根據權利要求I所述的放射狀直流微網，其特徵在於，所述第一IGBT、第二 IGBT、第三IGBT和第四IGBT的參數為耐流35A/100°C，耐壓為600V，開關頻率為20kHz。
7.根據權利要求I所述的放射狀直流微網，其特徵在於，所述單個接口電路的功率等級為5. Okff0
全文摘要
本發明公開一种放射狀直流微網，其包括多個依次級聯的接口電路和一個儲能裝置，其中，各個接口電路的結構相同，所述接口電路的輸入端與各自的直流電源的輸出端相連，輸出端與所述儲能裝置的輸入端相連；所述儲能裝置為包含多個接入埠的蓄電池或大電容。本發明的放射狀直流微網利用雙向可升降壓直流變電路將交流電壓轉換為可升降的直流電壓進行處理，從而實現了雙向直流功率傳輸，其電路結構簡單、控制簡便、輸出電壓穩定性好，符合微電網的發展要求，且具有設計結構新穎、通用性強、成本低廉等優點。
文檔編號H02M3/28GK102769382SQ20121024998
公開日2012年11月7日 申請日期2012年7月19日 優先權日2012年7月19日
發明者楊喜軍, 王男, 郜登科, 陸飛 申請人:上海交通大學