CN103904672A - 一种应用于储能系统的变换器 - Google Patents
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Abstract
一种应用于储能系统的变换器，包括连接在通过蓄电池供电的直流母线之间的电容C1、N个并联升降压电路、输出滤波电容C2、直流开关、DSP控制电路及功率器件驱动电路。蓄电池组连接到直/直变换器低压侧直流开关，直流开关输出端正极连接到低压侧接触器，低压侧接触器输出连接到N路并联升降压电路，升降压电路输出端正极连接到高压侧接触器，高压侧接触器输出连接到PWM整流器正极，蓄电池负极通过直流开关后经过升降压电路连接到PWM整流器负极。直/直变换器输入输出端均安装滤波电容，低压侧与高压侧均有预充电电路。该变换器能减小电流纹波及其谐波，减小滤波器体积和重量，还能提高变换器电能变换效率，改善系统的动、稳态性能。
Description
技术领域
本发明涉及储能应用技术领域，尤其涉及多重化直/直变换器。
背景技术
储能技术在很大程度上解决了新能源发电的随机性、波动性问题，可以实现新能源发电的平滑输出，能有效调节新能源发电引起的电网电压、频率及相位的变化，使大规模风电及光伏发电方便可靠地并入常规电网。作为储能系统的关键设备之一直/直变换器的研制和改进也成为近年来储能发电领域研究的热点。
直/直变换器配合PWM整流器，可以实现蓄电池与电网的能量交换。通过直/直变换器输出的直流电含有一定的纹波电流，该纹波首先会影响蓄电池的充电效率，同时也会影响蓄电池的使用寿命。该纹波作用于电抗器上也会产生较大的损耗，降低效率。大规模储能系统采用蓄电池数量较多，所以要求直/直变换器功率密度大，从而降低系统成本。
发明内容
一种应用于储能系统的变换器，由连接在通过蓄电池供电的直流母线之间的电容C1、N个并联的升降压电路、输出滤波电容C2、直流开关、DSP控制电路及功率器件驱动电路组成，其特征在于：蓄电池组连接到直/直变换器低压侧直流开关，直流开关输出端正极连接到低压侧接触器，低压侧接触器输出连接到N路并联升降压电路，升降压电路输出端正极连接到高压侧接触器，高压侧接触器输出连接到PWM整流器正极；蓄电池负极通过直流开关后经过升降压电路连接到PWM整流器负极。
直/直变换器输入输出端都安装有滤波电容，低压侧与高压侧均设计了预充电电路，还包括32位DSP控制板，驱动板，电压采集板。DSP控制板由32位DSP及外围接口电路组成。
本发明的主要优点：
1.减小电流纹波及其谐波，从而减小滤波器体积和重量，最终达到减小变换装置体积和重量、提高变换装置功率密度的目的。
2.提高变换器电能变换效率，减小损耗；改善系统的动、稳态性能。
附图说明
图1为一种应用于储能系统的变换器框图。
图2为多重化直/直变换器主电路图。
具体实施方式
蓄电池组连接到直/直变换器低压侧直流开关，直流开关输出端正极连接到低压侧接触器，低压侧接触器输出连接到N路并联升降压电路，升降压电路输出端正极连接到高压侧接触器，高压侧接触器输出连接到PWM整流器正极。蓄电池负极通过直流开关后经过升降压电路连接到PWM整流器负极。直/直变换器输入输出端都安装有滤波电容，低压侧与高压侧均设计了预充电电路。当能量需要从高压侧向低压侧流动时，PWM整流器工作在整流状态，它把交流电力整流成稳定的直流电力，直/直变换器将直流电压降低后给蓄电池充电。当能量需要从低压侧向高压侧流动时，直/直变换器把直流电压升高，PWM整流器变换器工作在逆变状态，它把直流逆变成交流，并把能量送到交流电网。
如图1所示蓄电池组连接到直/直变换器低压侧直流开关，直流开关输出端正极连接到低压侧接触器，低压侧接触器输出连接到N路并联升降压电路，升降压电路输出端正极连接到高压侧接触器，高压侧接触器输出连接到PWM整流器正极。蓄电池负极通过直流开关后经过升降压电路连接到PWM整流器负极。直/直变换器输入输出端都安装有滤波电容，低压侧与高压侧均设计了预充电电路，还包括32位DSP控制板，驱动板，电压采集板。DSP控制板由32位DSP及外围接口电路组成，完成对整个电路的控制。
如图2所示的为多重化双向直/直变换器主电路图，其电路拓扑结构是在蓄电池和PWM整流器之间接入N个相同的基本变换电路，其中S1-SN是IGBT，LN是滤波电感，C1、C2是滤波电容。当升压运行时，下部开关S2 、S4、S6 …S2N处于斩波状态，与上部二极管FWD1、 FWD3、 FWD5…FWD2N-1一同构成Boost升压电路。当降压运行时，上部开关S1、S3、S5…S2N-1处于斩波状态，与下部二极管FWD2 、FWD4 、FWD6…FWD2N一同构成Buck降压电路。
直/直变换器工作流程如下：装置启动时，先进行高压侧预充电，当高压侧电压达到设定值后闭合高压侧接触器，再进行低压侧预充电，当低压侧电压达到设定值后再闭合低压侧接触器，确认接触器闭合成功后，DSP发脉冲。根据电流给定值与实际反馈值的差值经过PI调节器输出占空比进而控制开关器件。输出电流经过滤波后流入蓄电池或PWM整流器。
多重化控制如下述，约定单元基本变换器角频率为ωs，开关周期为Ts，开关频率为fs，电路统一采用PWM调制方式，N组开关管开始导通时间互错Ts/N。若在一个开关周期Ts中，N组开关器件导通时间相同，那么N个单元基本变换电路电感电流相位相差Ts/N，波形完全相同的脉动电流，多重化总电流为N个单元电路电感电流之和。
由于采用N路升降压并联电路，当装置运行时，N路桥臂脉冲互差360/N度，这样可以降低直流电流纹波。
上述实施例为本发明较佳的事实方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种应用于储能系统的变换器，由连接在通过蓄电池供电的直流母线之间的电容C1、N个并联的升降压电路、输出滤波电容C2、直流开关、DSP控制电路及功率器件驱动电路组成，其特征在于：蓄电池组连接到直/直变换器低压侧直流开关，直流开关输出端正极连接到低压侧接触器，低压侧接触器输出连接到N路并联升降压电路，升降压电路输出端正极连接到高压侧接触器，高压侧接触器输出连接到PWM整流器正极；蓄电池负极通过直流开关后经过升降压电路连接到PWM整流器负极。
2.根据权利要求1所述的一种应用于储能系统的变换器，其特征在于：输入输出端都安装有滤波电容，低压侧与高压侧均设计了预充电电路，还包括32位DSP控制板，驱动板，电压采集板。
3.根据权利要求1所述的一种应用于储能系统的变换器，其特征在于：DSP控制板由32位DSP及外围接口电路组成。
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| CN201410152181.XA CN103904672A (zh) | 2014-04-16 | 2014-04-16 | 一种应用于储能系统的变换器 |
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| CN201410152181.XA CN103904672A (zh) | 2014-04-16 | 2014-04-16 | 一种应用于储能系统的变换器 |
Publications (1)
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| CN103904672A true CN103904672A (zh) | 2014-07-02 |
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| CN201410152181.XA Pending CN103904672A (zh) | 2014-04-16 | 2014-04-16 | 一种应用于储能系统的变换器 |
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| CN (1) | CN103904672A (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108155790A (zh) * | 2017-12-29 | 2018-06-12 | 北京天诚同创电气有限公司 | 双向dc/dc变换器及双向电压变换系统 |
| CN110190654A (zh) * | 2019-06-27 | 2019-08-30 | 季华实验室 | 大功率充电电路及装置 |
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2014
- 2014-04-16 CN CN201410152181.XA patent/CN103904672A/zh active Pending
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20140702 |