CN209329774U - 一种分布式直流系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种分布式直流系统，包括设于直流母线和交流母线之间的并联模块，所述并联模块包括第一电源模块及第二电源模块，所述第一、二电源模块均包括AC/DC转换器、双向隔离型DC/DC储能回路、DC/DC转换器及蓄电池，所述AC/DC转换器的输出端经双向隔离型DC/DC储能回路与DC/DC转换器的输入端连接，DC/DC转换器及DC/DC转换器的输出端为电路输出端。本实用新型提高了电池系统的安装和可靠性，使并联蓄电池系统更加稳定可靠。

Description

一种分布式直流系统

技术领域

本实用新型涉及电源技术领域，具体涉及一种分布式直流系统。

背景技术

目前变电站直流系统主要为串联蓄电池组，蓄电池组中只要有任何一点出现开路故障，整个蓄电池组将无法向负载供电，连接点松动还可能引起火灾事故；性能最差的一只蓄电池与整个蓄电池组的实际放电容量密切相关；对蓄电池一致性要求高，需要严格配组，蓄电池的个体差异会严重影响蓄电池的充放电精度，会导致部分电池长期过充或过放的情况而导致蓄电池使用寿命大幅下降；电池利用率低，坏掉单体电池，报废整组，成本高；串联蓄电池组不能实现方便的扩容。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种分布式直流系统，提高电池系统的安装和可靠性，使并联蓄电池系统更加稳定可靠。

为实现上述目的，本实用新型采用了以下技术方案：

一种分布式直流系统，包括设于直流母线和交流母线之间的并联模块，所述并联模块包括第一电源模块及第二电源模块，所述第一电源模块包括第一AC/DC转换器、第一双向隔离型DC/DC储能回路、第一DC/DC转换器及第一蓄电池，所述第二电源模块包括第二AC/DC转换器、第二双向隔离型DC/DC储能回路、第二DC/DC转换器及第二蓄电池，所述第一AC/DC转换器、第二AC/DC转换器的输入端与交流母线连接，所述第一AC/DC转换器的输出端经第一双向隔离型DC/DC储能回路与第一DC/DC转换器的输入端连接，第一DC/DC转换器及第二DC/DC转换器的输出端与直流母线连接。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述第一AC/DC转换器包括二极管D1、D2、D3、D4、D5，所述二极管D1的阳极与二极管D2的阴极连接，二极管D3的阳极与二极管D4的阴极连接，二极管D5的阳极与二极管D6的阴极连接，所述二极管D1、D3、D5的阴极与输入电源连接，二极管D2、D4、D5的阳极接地。

所述第一双向隔离型DC/DC储能回路包括变压器T1，开关管Q1、Q2、Q3、Q4，二极管D7、D8、D9、D10，所述开关管Q1、Q4的漏极与第一AC/DC转换器连接，开关管Q1、Q4的源极分别与开关管Q2、Q3的漏极连接，所述开关管Q1、Q2、Q3、Q4的栅极与控制器连接，所述二极管D7的阴极与开关管Q1的漏极连接，其阳极与开关管Q1的源极连接，所述二极管D8的阴极与开关管Q4的漏极连接，其阳极与开关管Q4的源极连接，所述二极管D9的阴极与开关管Q2的漏级连接，其阳极与开关管Q2的源极连接，所述二极管D10的阴极与开关管Q3的漏极连接，其阳极与开关管Q3的源极连接。

所述第一DC/DC转换器包括变压器T2、开关管Q9、电感L1、二极管D7、电容C2、电容C3及电阻R1，所述电感L1的一端与变压器T2的初级线圈同名端连接，电感L1的另一端与第一双向隔离型DC/DC储能回路连接，所述开关管Q9的漏极与变压器T2的初级线圈异名端连接，开关管Q9的栅极接地，所述电容C2的一端与变压器T2的同名端连接，电容C2的另一端与开关管Q9的栅极连接，所述二极管D7的阳极与变压器T2的次级线圈异名端连接，二极管D7的阴极经电容C3接地且与变压器T2的同名端连接，所述电阻R1并联在电容C3的两端。

由上述技术方案可知，本实用新型所述的的分布式直流系统，能够解决并联蓄电池系统在安装和可靠性上的问题，让并联蓄电池系统更加稳定可靠。模块内选用磷酸铁锂电池，改进了传统串联直流系统中铅酸密封蓄电池存在的不足，具有循环寿命长、安全稳定、绿色环保、自放电率小，循环寿命更长、安全防爆、绿色环保、充放电性能等优点，方便安装与更换。模块化设计能够保障系统的电气连接，让直流系统更加稳定可靠。

附图说明

图1是本实用新型的系统图；

图2是本实用新型的并联模块的电路框图；

图3是本实用新型的第一电源模块的电路原理图；

图4是本实用新型电源模块的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步说明：

如图1所示，本实施例的分布式直流系统，设于直流母线和交流母线之间的并联模块，所述并联模块包括第一电源模块及第二电源模块，第一电源模块包括第一AC/DC转换器11、第一双向隔离型DC/DC储能回路12、第一DC/DC转换器13及第一蓄电池14，第二电源模块包括第二AC/DC转换器21、第二双向隔离型DC/DC储能回路22、第二DC/DC转换器23及第二蓄电池24，第一AC/DC转换器11、第二AC/DC转换器21的输入端与交流母线连接连接，第一AC/DC转换器11的输出端经第一双向隔离型DC/DC储能回路12与第一DC/DC转换器13的输入端连接，第一DC/DC转换器13及第二DC/DC转换器23的输出端与直流母线连接。第一DC/DC转换器13及第二DC/DC转换器23的输出端构成双母线结构，能提高供电可靠性，提供双电源。

本实施例的并联模块可以根据实际需求制作成电源装置，具体如图4所示，设置一个电池壳体4，将并联模块42设置在电池壳体4中，在壳体4上设置进线开关41，可满足多种规格的蓄电池放入的需求，方便替换，有利于不同系统对蓄电池容量的不同需求。

本实施例的，第一AC/DC转换器11包括二极管D1、D2、D3、D4、D5，二极管D1的阳极与二极管D2的阴极连接，二极管D3的阳极与二极管D4的阴极连接，二极管D5的阳极与二极管D6的阴极连接，二极管D1、D3、D5的阴极与输入电源连接，二极管D2、D4、D5的阳极接地。

第一双向隔离型DC/DC储能回路12包括变压器T1，开关管Q1、Q2、Q3、Q4，二极管D7、D8、D9、D10，开关管Q1、Q4的漏极与第一AC/DC转换器连接，开关管Q1、Q4的源极分别与开关管Q2、Q3的漏极连接，开关管Q1、Q2、Q3、Q4的栅极与控制器连接，二极管D7的阴极与开关管Q1的漏极连接，其阳极与开关管Q1的源极连接，二极管D8的阴极与开关管Q4的漏极连接，其阳极与开关管Q4的源极连接，二极管D9的阴极与开关管Q2的漏级连接，其阳极与开关管Q2的源极连接，二极管D10的阴极与开关管Q3的漏极连接，其阳极与开关管Q3的源极连接。

第一DC/DC转换器13包括变压器T2、开关管Q9、电感L1、二极管D7、电容C2、电容C3及电阻R1，电感L1的一端与变压器T2的初级线圈同名端连接，电感L1的另一端与第一双向隔离型DC/DC储能回路12连接，开关管Q9的漏极与变压器T2的初级线圈异名端连接，开关管Q9的栅极接地，电容C2的一端与变压器T2的同名端连接，电容C2的另一端与开关管Q9的栅极连接，二极管D7的阳极与变压器T2的次级线圈异名端连接，二极管D7的阴极经电容C3接地且与变压器T2的同名端连接，电阻R1并联在电容C3的两端。

工作原理：分布式直流系统同时接入交流电源及蓄电池，当交流正常时，通过AC/DC电路形成内部母线电压，此母线电压同时为双向隔离型DC/DC储能回路12、22提供能量，双向隔离型DC/DC储能回路产生DC220V或DC110V母线电压，输出12V电压给蓄电池充电；当交流失电时，蓄电池通过DC/DC变换器升压输出形成内部母线电压，使组件可以实现无间断切换至蓄电池供电。

三相交流电经过不控整流二极管D1～D6整流成直流电。经过电容C1滤除交流纹波得到直流电压V1。直流电压V1经过开关管Q1、Q2、Q3、Q4控制得到脉冲方波经过变压器T1从初级耦合到次级。次级的方波经过开关管Q5、Q6、Q7、Q8的整流和续流，以及滤波电感L1和滤波电容C2的滤波，得到12V直流电压。该12V经过反激变换器升至200V直流电压。电压的控制算法由DSP实现。

本实施例的第二电源模块的电路原理图与第一电源模块的电路原理相同。

以上所述的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本实用新型权利要求书确定的保护范围内。

Claims (4)

1.一种分布式直流系统，其特征在于：包括设于直流母线和交流母线之间的并联模块，所述并联模块包括第一电源模块及第二电源模块，所述第一电源模块包括第一AC/DC转换器、第一双向隔离型DC/DC储能回路、第一DC/DC转换器及第一蓄电池，所述第二电源模块包括第二AC/DC转换器、第二双向隔离型DC/DC储能回路、第二DC/DC转换器及第二蓄电池，所述第一AC/DC转换器、第二AC/DC转换器的输入端与交流母线连接，所述第一AC/DC转换器的输出端经第一双向隔离型DC/DC储能回路与第一DC/DC转换器的输入端连接，第一DC/DC转换器及第二DC/DC转换器的输出端与直流母线连接。

2.根据权利要求1所述的分布式直流系统，其特征在于：所述第一AC/DC转换器包括二极管D1、D2、D3、D4、D5，所述二极管D1的阳极与二极管D2的阴极连接，二极管D3的阳极与二极管D4的阴极连接，二极管D5的阳极与二极管D6的阴极连接，所述二极管D1、D3、D5的阴极与输入电源连接，二极管D2、D4、D5的阳极接地。

3.根据权利要求1所述的分布式直流系统，其特征在于：所述第一双向隔离型DC/DC储能回路包括变压器T1，开关管Q1、Q2、Q3、Q4，二极管D7、D8、D9、D10，所述开关管Q1、Q4的漏极与第一AC/DC转换器连接，开关管Q1、Q4的源极分别与开关管Q2、Q3的漏极连接，所述开关管Q1、Q2、Q3、Q4的栅极与控制器连接，所述二极管D7的阴极与开关管Q1的漏极连接，其阳极与开关管Q1的源极连接，所述二极管D8的阴极与开关管Q4的漏极连接，其阳极与开关管Q4的源极连接，所述二极管D9的阴极与开关管Q2的漏级连接，其阳极与开关管Q2的源极连接，所述二极管D10的阴极与开关管Q3的漏极连接，其阳极与开关管Q3的源极连接。

4.根据权利要求1所述的分布式直流系统，其特征在于：所述第一DC/DC转换器包括变压器T2、开关管Q9、电感L1、二极管D7、电容C2、电容C3及电阻R1，所述电感L1的一端与变压器T2的初级线圈同名端连接，电感L1的另一端与第一双向隔离型DC/DC储能回路连接，所述开关管Q9的漏极与变压器T2的初级线圈异名端连接，开关管Q9的栅极接地，所述电容C2的一端与变压器T2的同名端连接，电容C2的另一端与开关管Q9的栅极连接，所述二极管D7的阳极与变压器T2的次级线圈异名端连接，二极管D7的阴极经电容C3接地且与变压器T2的同名端连接，所述电阻R1并联在电容C3的两端。