CN207603447U - 一种新型燃料电池用大功率双向dcdc变换器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种新型燃料电池用大功率双向DCDC变换器，包括双向DCDC变换电路，其特征在于：所述双向DCDC变换电路低压侧端口连接直流断路器T1，所述直流断路器T1连接直流接触器KM1，所述直流接触器KM1连接LC滤波器，所述LC滤波器同时连接IGBT驱动模块，所述IGBT驱动模块并接电容C2，所述电容C2连接直流接触器KM2，所述直流接触器KM2连接直流断路器T2，所述直流断路器T2连接双向DCDC变换电路高压侧端口。本实用新型单机功率可达百千瓦级；输出电压、电流纹波小；可实现多台并机，且支持模块电源热插拔；最高转换效率可达98％以上；采用DSP数字控制技术，具备恒压、恒流、恒功率、恒阻等多种工作模式，满足不同场合应用。
Description
技术领域
本实用新型涉及电能转换领域，具体涉及一种新型燃料电池用大功率双向DCDC变换器。
背景技术
燃料电池特性是输出电压较低，考虑到可靠性不能串联很多，因此实际使用中燃料电池组的输出电压很低，必须将电池组电压升高至高压使用，且要求能量双向流动进行充放电；市面上的双向DCDC变换器大多受限于器件选型等因素，输出功率较小、升压范围较窄、转换效率较低，无法满足日益增长的大容量燃料电池应用场合的需求；
很多双向DCDC变换器选用单相拓扑的Buck/Boost双向DCDC变换结构，此拓扑的变换器虽然简单，无需增加辅助网络且容易实现器件的软开关，但电流纹波超过两倍负载电流这使得开关器件通态损耗增大，同时主电感电流纹波过大造成磁芯损耗，为了减小损耗，需要对其进行改进，采用多相拓扑，通过磁耦合来使电流交迭从而减小纹波，在不同的负载情况下改变频率进一步减小了电感电流的纹波并在轻载与重载的情况下均有比较高的效率。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种新型燃料电池用大功率双向DCDC变换器，以解决上述背景技术中提到的问题。
为实现以上目的，本实用新型采用的技术方案是：
一种新型燃料电池用大功率双向DCDC变换器，包括双向DCDC变换电路，其特征在于：所述双向DCDC变换电路低压侧端口连接直流断路器T1，所述直流断路器T1连接直流接触器KM1，所述直流接触器KM1连接LC滤波器，所述LC滤波器同时连接IGBT驱动模块，所述IGBT驱动模块并接电容C2，所述电容C2连接直流接触器KM2，所述直流接触器KM2连接直流断路器T2，所述直流断路器T2连接双向DCDC变换电路高压侧端口。
优选的，所述双向DCDC变换电路采用双向交错并联的Buck/Boost双向DCDC电路拓扑结构。
优选的，所述直流接触器KM1和直流接触器KM2选用直流专用真空接触器。
优选的，所述双向DCDC变换电路高压侧端口和低压侧端口采用高压直流连接器，方便接线操作。
优选的，所述双向DCDC变换器采用U式机箱结构，方便现场安装。
优选的，所述双向DCDC变换器采用触摸屏显示界面，方便用户操作。
优选的，所述双向DCDC变换器通讯接口标准配置有RS485接口和以太网接口，通讯协议采用标准Modbus通讯协议，与上位机进行通讯。
优选的，所述双向DCDC变换器还包括DSP主控芯片，快速实现各种数字信号处理。
进一步说，所述DSP主控芯片的型号为C2000系列的TMS320F2812。
本实用新型选用大容量IGBT模块、大电流直流接触器等器件，单机功率可达百千瓦级；采用载波移相技术，输出电压、电流纹波小；采用无互联并机技术，可实现多台并机，且支持模块电源热插拔；最高转换效率可达98％以上；采用DSP数字控制技术，具备恒压、恒流、恒功率、恒阻等多种工作模式，满足不同场合应用。
附图说明
构成本实用新型的一部分附图用来提供对本实用新型的进一步理解。在附图中：
图1为本实用新型的双向DCDC变换电路图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
如图1所示，一种新型燃料电池用大功率双向DCDC变换器，包括双向DCDC变换电路，其特征在于：所述双向DCDC变换电路低压侧端口连接直流断路器T1，所述直流断路器T1连接直流接触器KM1，所述直流接触器KM1连接LC滤波器，所述LC滤波器同时连接IGBT驱动模块，所述IGBT驱动模块并接电容C2，所述电容C2连接直流接触器KM2，所述直流接触器KM2连接直流断路器T2，所述直流断路器T2连接双向DCDC变换电路高压侧端口。
双向DCDC变换电路采用双向交错并联的Buck/Boost双向DCDC电路拓扑结构。所述直流接触器KM1和直流接触器KM2选用直流专用真空接触器，直流电抗器L1和L2、IGBT模块选用工作频率较高的器件，整机工作频率可以提高至10KHz以上，整机体积小、效率高、噪音小；直流接触器选用直流专用真空接触器，防止出现拉弧现象，提高可靠性。
双向DCDC变换电路高压侧端口和低压侧端口采用高压直流连接器，方便接线操作。高电侧端口为主负载提供电源输出，双向变换器放置于高、低电压侧端口之间，为能量传输提供通道，既可以作为提供电能给负载之用，又可以作为回收量能给高电压侧端口。
双向DCDC变换器采用U式机箱结构，方便现场安装，可实现模块电源热插拔，极大地方便了现场维护。
双向双向DCDC变换器采用触摸屏显示界面，方便用户操作。双向双向DCDC变换器通讯接口标准配置有RS485接口和以太网接口，通讯协议采用标准Modbus通讯协议，与上位机进行通讯，可实现上位机远程监控。
双向DCDC变换器还包括直流电源采集电路、直流电流采集电路、PWM波调理电路、保护电路、数字量输入输出电路、DSP主控芯片。直流电压采集电路采用电阻分压、线性光耦隔离方式，光耦输出接运算放大器后将电压信号送到DSP模拟量输入端。直流电流采用直流电流霍尔传感器采集电流信号，通过电阻将电流信号转换为电压信号，经运算放大器后接入DSP模拟量输入端。PWM驱动波形先经过SN74LS540总控后，再通过ULN2004将5V信号转换成12V信号送到IGBT驱动板。直流电压、直流电流信号，经过电压比较器与基准电压进行比较，若大于基准电压则输出故障信号，电源进行保护动作，由于硬件电路速度非常快，因此若出现异常情况时，电源可以快速有效的进行保护，防止出现器件损坏的情况。数字量输入电路采用光耦隔离，防止外部干扰影响到电源主控；数字量输出电路采用继电器隔离，输出干接点信号，也可有效防止外部干扰影响到电源主控。电源主控芯片选用TI公司的C2000系列DSP芯片TMS320F2812，TMS320F2812的主频可达150MHz，并集成众多外设资源：128K*16的FLASH，18K*16的SARAM，标准串行通讯接口，串行外设接口，增强型CAN总线接口，另外强大的事件处理器，特别适用于运动控制领域，体积小、性能强、便携性高，同时适用于多种手持设备；符合高低温、振动测试，满足工业环境应用。
本实用新型尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (9)
1.一种新型燃料电池用大功率双向DCDC变换器，包括双向DCDC变换电路，其特征在于：所述双向DCDC变换电路低压侧端口连接直流断路器T1，所述直流断路器T1连接直流接触器KM1，所述直流接触器KM1连接LC滤波器，所述LC滤波器同时连接IGBT驱动模块，所述IGBT驱动模块并接电容C2，所述电容C2连接直流接触器KM2，所述直流接触器KM2连接直流断路器T2，所述直流断路器T2连接双向DCDC变换电路高压侧端口。
2.根据权利要求1所述的一种新型燃料电池用大功率双向DCDC变换器，其特征在于：所述双向DCDC变换电路采用双向交错并联的Buck/Boost双向DCDC电路拓扑结构。
3.根据权利要求1所述的一种新型燃料电池用大功率双向DCDC变换器，其特征在于：所述直流接触器KM1和直流接触器KM2选用直流专用真空接触器。
4.根据权利要求1所述的一种新型燃料电池用大功率双向DCDC变换器，其特征在于：所述双向DCDC变换电路高压侧端口和低压侧端口采用方便接线操作的高压直流连接器。
5.根据权利要求1所述的一种新型燃料电池用大功率双向DCDC变换器，其特征在于：所述双向DCDC变换器采用方便现场安装的U式机箱结构。
6.根据权利要求1所述的一种新型燃料电池用大功率双向DCDC变换器，其特征在于：所述双向DCDC变换器采用方便用户操作的触摸屏显示界面。
7.根据权利要求1所述的一种新型燃料电池用大功率双向DCDC变换器，其特征在于：所述双向DCDC变换器通讯接口标准配置有RS485接口和以太网接口，通讯协议采用标准Modbus通讯协议，与上位机进行通讯。
8.根据权利要求1所述的一种新型燃料电池用大功率双向DCDC变换器，其特征在于：所述双向DCDC变换器还包括用于快速实现数字信号处理的DSP主控芯片。
9.根据权利要求8所述的一种新型燃料电池用大功率双向DCDC变换器，其特征在于：所述DSP主控芯片的型号为C2000系列的TMS320F2812。
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| CN110789401A (zh) * | 2019-10-21 | 2020-02-14 | 武汉合康动力技术有限公司 | 一种大功率燃料电池dcdc控制方法及系统 |
| CN112928914A (zh) * | 2019-12-06 | 2021-06-08 | 中车时代电动汽车股份有限公司 | 一种电车用双向直流变换器 |
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| CN110789401B (zh) * | 2019-10-21 | 2021-08-27 | 武汉千帆动力技术有限公司 | 一种大功率燃料电池dcdc控制方法及系统 |
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