CN213367641U - 一种光伏微电网用双向dc/dc变换器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种光伏微电网用双向DC/DC变换器，包括第一电压传感器、第一电流传感器、第二电压传感器、第二电流传感器、DSP控制板、双向DC/DC变换器主电路，所述的第一电压传感器并联到双向DC/DC变换器主电路的电源端，第二电压传感器并联到双向DC/DC变换器主电路的负载端，所述的第一电流传感器串联到DC/DC变换器主电路的电源端，所述的第二电流传感器串联到DC/DC变换器主电路的负载端，所述的DSP控制板的输入端分别与第一电压传感器、第二电压传感器、第一电流传感器、第二电流传感器连接，所述的DSP控制板的输出端和双向DC/DC变换器主电路连接。本变换器通过电压外环和电流内环双环控制，控制精度高且控制稳定性好。
Description
技术领域
本实用新型属于电子技术领域，特别涉及一种光伏微电网用双向DC/DC变换器。
背景技术
储能系统已被视为电力生产过程中“采-发-输-配-用-储”六大环节中的一个重要组成部分。系统中引入储能环节后，可以有效地进行削峰平谷，平滑负荷，可以促进可再生能源的应用，可以调峰调频，提高电力系统运行稳定性，可以有效的利用电力设备，降低供电成本。
逆变器配备储能技术，可以带来多个优点：(1)储能技术可以弥补光伏发电随天气变化的随机性、波动性的缺陷，提高光伏发电的电能品质；(2)减少弃光限电问题，储能系统在弃光限电期间将光伏多余电力储存起来，在光伏电力不足时将电力释放出来；(3)在微电网中，增加储能功能的光伏逆变器可以参与电力调频，提高AGC调度的响应速度和控制精度，提高电力发电机组的经济性；(4)在户用分布式发电中，带储能功能的光伏逆变器不仅可以充分利用太阳能，还能参与分时电价的电能调节，优化电力消费行为。
发明内容
本实用新型针对现有技术中的缺点，提供了一种采用双闭环控制高精度、高稳定性的反应光伏微电网用双向DC/DC变换器。
本实用新型的目的可通过下列技术方案来实现：一种光伏微电网用双向DC/DC变换器，其特征在于：包括第一电压传感器、第一电流传感器、第二电压传感器、第二电流传感器、DSP控制板、双向DC/DC变换器主电路，所述的第一电压传感器并联到双向DC/DC变换器主电路的电源端，第二电压传感器并联到双向DC/DC变换器主电路的负载端，所述的第一电流传感器串联到DC/DC变换器主电路的电源端，所述的第二电流传感器串联到DC/DC变换器主电路的负载端，所述的DSP控制板的输入端分别与第一电压传感器、第二电压传感器、第一电流传感器、第二电流传感器连接，所述的DSP控制板的输出端和双向DC/DC变换器主电路连接。
在上述的光伏微电网用双向DC/DC变换器中，所述的双向DC/DC变换器主电路包括电源E、负载、第一电容C1、第二电容C2、第一电感L、第二电感L、第一开关管T1、第二开关管T2、第三开关管T3和第四开关管T4、第三电容C3和第四电容C4；电源E的正极分别与第一电感L1的一端、第一电容C1的一端、第二电感L2的一端以及第二电容C2的一端相连，电源E的负极分别与第一电容C1的另一端、第二电容C2的另一端连接，第一电感L1的另一端分别与第一开关管T1发射极、第四开关管T4集电极连接，所述的第一开关管T1集电极分别和第三电容C3一端、负载的正极连接，所述的第四开关管T4发射极、第三电容C3另一端均和负载的负极连接；第二电感L2的另一端分别与第三开关管T3发射极、第二开关管T2集电极连接，所述的第三开关管T3集电极分别和第四电容C4一端、负载的正极连接，所述的第二开关管T2发射极、第四电容C4另一端均和负载的负极连接；所述的第一开关管T1、第二开关管T2、第三开关管T3和第四开关管T4的基极均和DSP控制板的输出端连接。
在上述的光伏微电网用双向DC/DC变换器中，所述的第一开关管T1、第二开关管T2、第三开关管T3和第四开关管T4均为绝缘栅双极型晶体管IGBT，每个绝缘栅双极型晶体管IGBT均反并联续流二极管。
在上述的光伏微电网用双向DC/DC变换器中，所述的DSP控制板包括采样保持器、模/数转换器、DSP芯片单元和PWM发生器。
在上述的光伏微电网用双向DC/DC变换器中，所述的DSP芯片单元是TMS320LF2407数字信号处理器。
与现有技术相比，本光伏微电网用双向DC/DC变换器具有以下优点：
1、将双向DC/DC变换器的主电路及反馈控制电路作为一个自动控制系统，并加入自动控制单元，提高了双向DC/DC变换器的自动化水平。
2、由于本实用新型采用电压外环和电流内环的双环控制，控制精度高。
3、双向DC/DC组成的系统稳定性强，稳定范围宽，具有良好的动态响应，尤其适用于光伏微电网储能系统。
附图说明
图1是实施例的光伏微电网用双向DC/DC变换器的原理图。
具体实施方式
以下是本实用新型的具体实施例并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步的描述，但本实用新型并不限于这些实施例。
如图1所示，本光伏微电网用双向DC/DC变换器包括第一电压传感器、第一电流传感器、第二电压传感器、第二电流传感器、DSP控制板、双向DC/DC变换器主电路，第一电压传感器并联到双向DC/DC变换器主电路的电源端，第二电压传感器并联到双向DC/DC变换器主电路的负载端，第一电流传感器串联到DC/DC变换器主电路的电源端，第二电流传感器串联到DC/DC变换器主电路的负载端，DSP控制板的输入端分别与第一电压传感器、第二电压传感器、第一电流传感器、第二电流传感器连接，DSP控制板的输出端和双向DC/DC变换器主电路连接。
具体的说，双向DC/DC变换器主电路包括电源E、负载、第一电容C1、第二电容C2、第一电感L、第二电感L、第一开关管T1、第二开关管T2、第三开关管T3和第四开关管T4、第三电容C3和第四电容C4。其中，电源E为蓄电池；第一开关管T1、第二开关管T2、第三开关管T3和第四开关管T4均为绝缘栅双极型晶体管IGBT，第一开关管T1反并联续流二极管VD1，第二开关管T2反并联续流二极管VD2，第三开关管T3反并联续流二极管VD3，第四开关管T4反并联续流二极管VD4；DSP控制板包括依次连接的采样保持器、模/数转换器、DSP芯片单元和PWM发生器。
电源E的正极分别与第一电感L1的一端、第一电容C1的一端、第二电感L2的一端以及第二电容C2的一端相连，电源E的负极分别与第一电容C1的另一端、第二电容C2的另一端连接，第一电感L1的另一端分别与第一开关管T1发射极、第四开关管T4集电极连接，第一开关管T1集电极分别和第三电容C3一端、负载的正极连接，第四开关管T4发射极、第三电容C3另一端均和负载的负极连接；第二电感L2的另一端分别与第三开关管T3发射极、第二开关管T2集电极连接，第三开关管T3集电极分别和第四电容C4一端、负载的正极连接，第二开关管T2发射极、第四电容C4另一端均和负载的负极连接；第一开关管T1、第二开关管T2、第三开关管T3和第四开关管T4的基极均和DSP控制板的PWM发生器的输出端连接。
DSP芯片单元是TMS320LF28335数字信号处理器，采样保持器接收第一电压传感器、第一电流传感器、第二电压传感器、第二电流传感器的信号并传输给模/数转换器，经过转换后输入给作为DSP芯片单元的TMS320LF28335数字信号处理器，经过TMS320LF28335数字信号处理器的处理后输出PWM发生器输出PWM波形驱动第一开关管T1、第二开关管T2、第三开关管T3和第四开关管T4。
本光伏微电网用双向DC/DC变换器主要工作于两种工作模式，即Boost模式和Buck模式。当PWM发生器输出PWM波形驱动第一开关管T1、第四开关管T4工作，使第一开关管T1截止，第四开关管T4导通时，电路运行在Boost模式，其主要作用是通过蓄电池为右侧的作为负载的直流母线提供能量，以维持直流母线电压的稳定。当PWM发生器输出PWM波形使第一开关管T1截止，第四开关管T4导通时，电路运行在Buck模式时，其目的是将直流母线侧多余的能量回馈给蓄电池为蓄电池充电，从而达到能量双向流动的目的。上述过程由DSP芯片单元控制实现，在Boost模式时，控制蓄电池采用限流恒压的放电方式，实时监测蓄电池外部端压，以防过放，如果出现端压过低，低至过放电压的情况，变换器停止工作。在Buck模式时，蓄电池充电状态，此时蓄电池恒压限流充电。
以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。
Claims (5)
1.一种光伏微电网用双向DC/DC变换器，其特征在于：包括第一电压传感器、第一电流传感器、第二电压传感器、第二电流传感器、DSP控制板、双向DC/DC变换器主电路，所述的第一电压传感器并联到双向DC/DC变换器主电路的电源端，第二电压传感器并联到双向DC/DC变换器主电路的负载端，所述的第一电流传感器串联到DC/DC变换器主电路的电源端，所述的第二电流传感器串联到DC/DC变换器主电路的负载端，所述的DSP控制板的输入端分别与第一电压传感器、第二电压传感器、第一电流传感器、第二电流传感器连接，所述的DSP控制板的输出端和双向DC/DC变换器主电路连接。
2.根据权利要求1所述的光伏微电网用双向DC/DC变换器，其特征在于，所述的双向DC/DC变换器主电路包括电源E、负载、第一电容C1、第二电容C2、第一电感L、第二电感L、第一开关管T1、第二开关管T2、第三开关管T3和第四开关管T4、第三电容C3和第四电容C4；电源E的正极分别与第一电感L1的一端、第一电容C1的一端、第二电感L2的一端以及第二电容C2的一端相连，电源E的负极分别与第一电容C1的另一端、第二电容C2的另一端连接，第一电感L1的另一端分别与第一开关管T1发射极、第四开关管T4集电极连接，所述的第一开关管T1集电极分别和第三电容C3一端、负载的正极连接，所述的第四开关管T4发射极、第三电容C3另一端均和负载的负极连接；第二电感L2的另一端分别与第三开关管T3发射极、第二开关管T2集电极连接，所述的第三开关管T3集电极分别和第四电容C4一端、负载的正极连接，所述的第二开关管T2发射极、第四电容C4另一端均和负载的负极连接；所述的第一开关管T1、第二开关管T2、第三开关管T3和第四开关管T4的基极均和DSP控制板的输出端连接。
3.根据权利要求2所述的光伏微电网用双向DC/DC变换器，其特征在于，所述的第一开关管T1、第二开关管T2、第三开关管T3和第四开关管T4均为绝缘栅双极型晶体管IGBT，每个绝缘栅双极型晶体管IGBT均反并联续流二极管。
4.根据权利要求1或2或3所述的光伏微电网用双向DC/DC变换器，其特征在于，所述的DSP控制板包括采样保持器、模/数转换器、DSP芯片单元和PWM发生器。
5.根据权利要求4所述的光伏微电网用双向DC/DC变换器，其特征在于，所述的DSP芯片单元是TMS320LF28335数字信号处理器。
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