CN205304242U - 一种直流母线并网装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种直流母线并网装置，包括：并网输入端，包含第一、第二直流母线正极接口，第一、第二直流母线负极接口，第一、第二直流母线负极接口通过第一母线排连接在一起后接入并网输出端的负极输出接口；直流变换器，与第一直流母线正极接口串联，其输出端与第二直流母线正极接口通过第二母线排连接在一起后接入并网输出端的正极输出接口；第一、第二直流母线电流检测器；并网控制器，分别与第一、第二直流母线电流检测器、直流变换器相连；并网控制器用于根据电流检测器检测获得的电流值，控制直流变换器的输出电流与第二直流母线正极接口输出的电流大小相同，以解决现有技术中直流并网时功率输出的波动平衡性问题，提升电驱系统性能。

Description

一种直流母线并网装置

技术领域

本实用新型涉及动力输出技术领域，特别涉及一种直流母线并网装置。

背景技术

随着科学技术的不断发展，自卸车吨位越大，对动力要求也越来越大，各大厂商都已经开始了双动力(多动力)驱动系统的探索。

现有的双动力独立驱动系统，例如：HT5220为双动力独立驱动系统，包含A机组和B机组。整车电力驱动设备主要有12个驱动轮和液压泵电机，液压泵电机可以在A\B机组之间进行切换。实际运行中，双动力机组有如下问题需要解决：

1)A/B机组之间的动力分布不平衡问题。动力在12个驱动轮和液压泵电机之间分布时，由于受发动机的功率限制，必然会导致在A/B机组之间的动力分布不平衡。

2)单机组运行时，整车驱动及制动性能下降。单机组运行时，另外一发动机停止运行。此时停止运行的动力机组的驱动轮变为从动轮，整车驱动能力下降。关键是车辆制动时，由于电机无励磁电流，该组制动能力也消失，造成整车制动能力下降。

双发动机的并网运行是解决上述问题的一种技术途径。并网运行是指后端的用电设备处于同一供电网络中，由双机组共同对所有设备进行驱动。并网方式分为交流并网和直流并网两种。在当前电网发电机成组运行中，交流并网技术应用广泛且已经非常成熟。但交流并网需要具备如下条件：1)电压大小，波形相同；2)相位、频率相同；4)相序一致。上述任一条件不满足，将在发电机之间产生短路环流，烧毁发电机。由于电动轮矿用车运行的工况如发动机转速不稳定、负载变换的突然性，会造成交流电压的上述参数呈现出变化的不规则性。因此交流并网技术不适用于双机组电动轮矿用车的并网。

然而，若采用直流并网，由于两个动力机组之间相互影响会导致功率输出的波动平衡性问题。

实用新型内容

本实用新型实施例提供一种直流母线并网装置，用于解决现有技术中直流并网时由于两个动力机组之间相互影响导致的功率输出的波动平衡性问题。

本申请实施例提供一种直流母线并网装置，包括：

并网输入端，包含第一直流母线正极接口、第一直流母线负极接口、第二直流母线正极接口、第二直流母线负极接口，其中，所述第一直流母线负极接口和所述第二直流母线负极接口通过第一母线排连接在一起后接入并网输出端的负极输出接口；

直流变换器，与所述第一直流母线正极接口串联，所述直流变换器的输出端与所述第二直流母线正极接口通过第二母线排连接在一起后接入所述并网输出端的正极输出接口；

第一直流母线电流检测器，与所述直流变换器的输出端相连；

第二直流母线电流检测器，与所述第二直流母线正极接口相连；

并网控制器，所述并网控制器的信号采集端分别与所述第一直流母线电流检测器和所述第二直流母线电流检测器相连，所述并网控制器的控制端与所述直流变换器相连；所述并网控制器用于根据所述第一直流母线电流检测器和所述第二直流母线电流检测器检测获得的电流值，控制所述直流变换器的输出电流与所述第二直流母线正极接口输出的电流大小相同。

可选的，该直流母线并网装置还包括：

第一不可控硅整流器，与所述第一直流母线正极接口和所述第一直流母线负极接口相连，用于将第一发电机的三相交流电变换成直流电并输入所述第一直流母线正极接口和所述第一直流母线负极接口；

第二不可控硅整流器，与所述第二直流母线正极接口和所述第二直流母线负极接口相连，用于将第二发电机的三相交流电变换成直流电并输入所述第二直流母线正极接口和所述第二直流母线负极接口。

可选的，该直流母线并网装置还包括：

第一直流母线保险，串联在所述第一直流母线正极接口与所述直流变换器之间；

第二直流母线保险，与所述第二直流母线正极接口串联，设置在所述第二直流母线电流检测器的接入节点之前。

可选的，该直流母线并网装置还包括：

第一直流母线电压检测器，与所述并网控制器、所述直流变换器的输入端相连，用于检测获得所述直流变换器的输入端的电压值并反馈至所述并网控制器；

第二直流母线电压检测器，与所述并网控制器、所述第二直流母线正极接口相连，用于检测获得所述第二直流母线正极接口的电压值并反馈至所述并网控制器。

可选的，该直流母线并网装置还包括：

直流并网接触器，所述直流并网接触器的控制端与所述并网控制器相连，所述直流并网接触器的触头用于控制所述第一直流母线正极接口与所述第二直流母线正极接口之间的通断；

当第一发电机或第二发电机单机工作时，所述并网控制器控制所述直流变换器停止工作并控制所述直流并网接触器闭合，使得所述第一直流母线正极接口与所述第二直流母线正极接口通过所述直流并网接触器并网。

可选的，所述并网控制器还与整车控制器相连，用于接收所述整车控制器的控制信号并根据所述控制信号选择所述直流并网接触器或所述直流变换器完成所述第一发电机和所述第二发电机的并网。

本申请实施例中的上述一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果：

本申请实施例提供的直流母线并网装置中设置了并网控制器，通过直流母线电流检测器分别获得待并网的直流母线正极的电流值，并在一个待并网的直流母线正极上设置直流变换器，根据检测获得的电流值控制直流变换器调整输出电流的大小，使得待并网的直流母线正极电流大小相同，并通过母线排连接在一起保持电压一致，从而避免了两动力机组并网时的相互影响，进而解决了现有技术中直流并网时由于两个动力机组之间相互影响导致的功率输出的波动平衡性问题，让后端电驱系统工作在稳定的电力环境中，提升了电驱系统性能。

附图说明

图1为本申请实施例提供的直流母线并网装置的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的并网输入端与发电机的连接示意图。

具体实施方式

在本申请实施例提供的技术方案中，通过将两个待并网的直流母线正极的电流大小调节一致，并通过母线排连接在一起保持电压一致，避免两动力机组并网时的相互影响，以解决现有技术中直流并网时由于两个动力机组之间相互影响导致的功率输出的波动平衡性问题，让后端电驱系统工作在稳定的电力环境中，提升电驱系统性能。

下面结合附图对本申请实施例技术方案的主要实现原理、具体实施方式及其对应能够达到的有益效果进行详细的阐述。

实施例

请参考图1和图2，本申请实施例提供一种直流母线并网装置，具体可以应用于双(多)机组电动轮矿用车的动力机组并网。该直流母线并网装置主要包含并网输入端、并网控制部分及并网输出端。下面以两组接口对应两个发电机(组)并网为例，对本申请实施例进行详细说明。

一、并网输入端

并网输入端包含两组接口，每组接口与一个发电机(组)的直流母线相连。具体的，并网输入端的第一组接口包含第一直流母线正极接口和第一直流母线负极接口，分别用于接入第一发电机2的直流母线正极和第一发电机2的直流母线负极；并网输入端的第一组接口包含第二直流母线正极接口、第二直流母线负极接口，分别用于接入第二发电机4的直流母线正极和第二发电机4的直流母线负极。

在并网输入端内部，第一直流母线负极接口和第二直流母线负极接口通过第一母线排连接在一起后接入并网输出端的负极输出接口。第一直流母线正极接口的后端串联第一直流母线保险6，第二直流母线正极接口的后端串联第二直流母线保险7，用于对直流母线并网装置进行过流保护。

二、并网控制部分

并网控制部分包括直流变换器12、第一直流母线电流检测器13、第二直流母线电流检测器14及并网控制器9。

直流变换器12与第一直流母线正极接口串联。其中，第一直流母线保险6串联在第一直流母线正极接口与直流变换器12之间。直流变换器12的输出端与第二直流母线正极接口通过第二母线排连接在一起后接入并网输出端的正极输出接口。

第一直流母线电流检测器13与直流变换器12的输出端相连，用于检测直流变换器12的输出电流。第二直流母线电流检测器14与第二直流母线正极接口相连，用于检测第二直流母线正极接口的电流。具体的，第二直流母线电流检测器14与第二直流母线正极接口之间的接入节点位于第二直流母线保险7的后端、第二母线排的前端。

并网控制器9的信号采集端分别与第一直流母线电流检测器13和第二直流母线电流检测器14相连，并网控制器9的控制端与直流变换器12相连。并网控制器9用于根据第一直流母线电流检测器13和第二直流母线电流检测器14检测获得的电流值，控制直流变换器12的输出电流与第二直流母线正极接口输出的电流大小相同。

进一步的，为了监测发电机输出电压的变化，及时调节直流母线电流，本申请实施例在并网控制部分中增设了第一直流母线电压检测器10和第二直流母线电压检测器11。第一直流母线电压检测器10与并网控制器9、直流变换器12的输入端相连，用于检测获得直流变换器12的输入端的电压值并反馈至并网控制器9；第二直流母线电压检测器11与并网控制器9、第二直流母线正极接口相连，用于检测获得第二直流母线正极接口的电压值并反馈至所述并网控制器9。

另外，在实际应用过程中双发电机可能存在单发电机工作的状态，为了满足单发电机工作，本申请实施例在并网控制部分中还增设直流并网接触器8。直流并网接触器8的控制端与并网控制器9相连，直流并网接触器8的触头用于控制第一直流母线正极接口与第二直流母线正极接口之间的通断。当第一发电机2或第二发电机4单机工作时即但发电机工作时，并网控制器9控制直流变换器12停止工作并控制直流并网接触器8闭合，使得第一直流母线正极接口与第二直流母线正极接口通过直流并网接触器8并网，无论是哪一个发电机工作，并网装置都能将其提供的电流和电压输出。

直流并网装置是通过直流并网接触器8并网还是通过直流变换器12和第二母线排并网，可以由工作人员对并网控制器9进行设置，也可以从电动轮矿用车的整车控制器1中获得。因此，本申请实施例提供的并网控制器9还与整车控制器1相连，用于接收整车控制器1的控制信号并根据控制信号选择直流并网接触器8或直流变换器12完成第一发电机2和第二发电机4的并网。

通常情况下，发电机发出的是三相交流电，无法直接与直流母线并网装置相连，为此本申请实施例还提供用于交直流变换的第一不可控硅整流器3和第二不可控硅整流器5，第一不可控硅整流器3和第二不可控硅整流器5可以设置在直流母线并网装置中，也可以单独设置。第一不可控硅整流器3与第一直流母线正极接口和第一直流母线负极接口相连，用于将第一发电机2的三相交流电变换成直流电并输入第一直流母线正极接口和所述第一直流母线负极接口。第二不可控硅整流器5与第二直流母线正极接口和第二直流母线负极接口相连，用于将第二发电机4的三相交流电变换成直流电并输入第二直流母线正极接口和第二直流母线负极接口。

下面对本申请实施例提供直流母线并网装置的并网过程进行详细说明：

步骤1：接入待并网母线。

第一发电机2即A发电机发出的三相交流电通过第一不可控硅整流器3后变成独立的A直流母线，途中A_P为第一直流母线正极、A_N为第一直流母线负极。同样，通过第二发电机4即B发电机、第二不可控硅整流器5后，得到B直流母线的第二直流母线正极B_P、第二直流母线负极B_N。A_P、A_N、B_P及B_N接入直流母线并网装置的并网输入端。进入输入端后，A_N和B_N通过母线排连接在一起。A_P后端加入第一直流母线保险6、B_P后端加入第二直流母线保险7，用于直流母线并网装置的过流保护。

步骤2：并网控制部分控制并网。

并网控制部分由直流母线并网接触器、并网控制器9、第一直流母线电压检测器10、第二直流母线电压检测器11、直流变换器12即DC/DC、第一直流母线电流检测器13和第二直流母线电流检测器14组成。其中并网控制器9为并网控制核心部件，并网控制器9采集母线电压、电流信号，通过控制直流母线并网接触器和直流变换器12快速实时调节第一直流母线正极接口的电压和电流完成直流并网任务。其并网控制步骤如下：

1)、并网控制器9与整车控制器1通过CAN总线通讯接收整车单双机组启停状态。整车为单机组工作时，控制直流母线并网接触器闭合、直流变换器12停止工作，此时，直流并网装置通过直流并网接触器8并网。

2)整车为双机组同时工作时，控制直流母线并网接触器断开，直流变换器12工作，直流并网装置通过直流变换器12完成并网。

双机组同时工作时，并网控制器9通过第一直流母线电压检测器10检测直流变换器12前端的直流母线电压、第一直流母线电流检测器13检测直流变换器12后端的直流母线电流、第二直流母线电压检测器11检测B直流母线的电压和第二直流母线电流检测器14检测B直流母线的直流电流。由于第二直流母线正极与直流变换器12的后端通过母线排连接在一起，因此电压保持一致，如果直流变换器12后端的直流母线电流和第二直流母线的直流电流相同，两直流母线均流，则能解决两动力机组并网由于相互影响导致的功率输出的波动平衡性问题。

为此，两直流母线的均流通过调节直流变换器12的输出电压实现。当检测到DC/DC后端的直流母线电流大于B直流母线的直流电流时，降低DC/DC后端的输出电压来减小DC/DC后端的输出电流；当检测到DC/DC后端的直流母线电流小于B直流母线的直流电流时，升高DC/DC后端的输出电压来增加DC/DC后端的输出电流。应用PID(Proportion-Integration-Differentiation，比例-积分-微分)算法采取闭环控制，快速调整DC/DC后端的输出电流，同时消除控制的振荡现场。其中，DC/DC直流变换器12可采用IGBT设计，并网控制器9采用高速运算DSP芯片设计，处理速度完全满足并网的快速实时调节要求。

需要说明的是，对多动力机组即两个以上发电机进行直流并网时，本申请实施例提供的直流母线并网装置中的第一直流母线正极接口、第一直流母线负极接口、第一直流母线保险、第一直流母线电压/电流检测器、直流变换器只需成组增加即可。

通过本申请实施例中的一个或多个技术方案，可以实现如下技术效果：

本申请实施例提供的直流母线并网装置中设置了并网控制器，通过直流母线电流检测器分别获得待并网的直流母线正极的电流值，并在一个待并网的直流母线正极上设置直流变换器，根据检测获得的电流值控制直流变换器调整输出电流的大小，使得待并网的直流母线正极电流大小相同，并通过母线排连接在一起保持电压一致，从而避免了两动力机组并网时的相互影响，进而解决了现有技术中直流并网时由于两个动力机组之间相互影响导致的功率输出的波动平衡性问题，让后端电驱系统工作在稳定的电力环境中，提升了电驱系统性能。

尽管已描述了本实用新型的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本实用新型范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (6)

1.一种直流母线并网装置，其特征在于，包括：

并网输入端，包含第一直流母线正极接口、第一直流母线负极接口、第二直流母线正极接口、第二直流母线负极接口，其中，所述第一直流母线负极接口和所述第二直流母线负极接口通过第一母线排连接在一起后接入并网输出端的负极输出接口；

直流变换器，与所述第一直流母线正极接口串联，所述直流变换器的输出端与所述第二直流母线正极接口通过第二母线排连接在一起后接入所述并网输出端的正极输出接口；

第一直流母线电流检测器，与所述直流变换器的输出端相连；

第二直流母线电流检测器，与所述第二直流母线正极接口相连；

并网控制器，所述并网控制器的信号采集端分别与所述第一直流母线电流检测器和所述第二直流母线电流检测器相连，所述并网控制器的控制端与所述直流变换器相连；所述并网控制器用于根据所述第一直流母线电流检测器和所述第二直流母线电流检测器检测获得的电流值，控制所述直流变换器的输出电流与所述第二直流母线正极接口输出的电流大小相同。

2.如权利要求1所述的直流母线并网装置，其特征在于，还包括：

第一不可控硅整流器，与所述第一直流母线正极接口和所述第一直流母线负极接口相连，用于将第一发电机的三相交流电变换成直流电并输入所述第一直流母线正极接口和所述第一直流母线负极接口；

第二不可控硅整流器，与所述第二直流母线正极接口和所述第二直流母线负极接口相连，用于将第二发电机的三相交流电变换成直流电并输入所述第二直流母线正极接口和所述第二直流母线负极接口。

3.如权利要求1所述的直流母线并网装置，其特征在于，还包括：

第一直流母线保险，串联在所述第一直流母线正极接口与所述直流变换器之间；

第二直流母线保险，与所述第二直流母线正极接口串联，设置在所述第二直流母线电流检测器的接入节点之前。

4.如权利要求1所述的直流母线并网装置，其特征在于，还包括：

第一直流母线电压检测器，与所述并网控制器、所述直流变换器的输入端相连，用于检测获得所述直流变换器的输入端的电压值并反馈至所述并网控制器；

第二直流母线电压检测器，与所述并网控制器、所述第二直流母线正极接口相连，用于检测获得所述第二直流母线正极接口的电压值并反馈至所述并网控制器。

5.如权利要求1～4任一所述的直流母线并网装置，其特征在于，还包括：

直流并网接触器，所述直流并网接触器的控制端与所述并网控制器相连，所述直流并网接触器的触头用于控制所述第一直流母线正极接口与所述第二直流母线正极接口之间的通断；

当第一发电机或第二发电机单机工作时，所述并网控制器控制所述直流变换器停止工作并控制所述直流并网接触器闭合，使得所述第一直流母线正极接口与所述第二直流母线正极接口通过所述直流并网接触器并网。

6.如权利要求5所述的直流母线并网装置，其特征在于，所述并网控制器还与整车控制器相连，用于接收所述整车控制器的控制信号并根据所述控制信号选择所述直流并网接触器或所述直流变换器完成所述第一发电机和所述第二发电机的并网。