可编程直流电源实现系统及方法技术方案

本发明专利技术提供了一种可编程直流电源实现系统和方法，所述系统包括整流器、逆变器、回馈开关以及主控制器，且所述回馈开关用于将逆变器的输出端连接到交流电网、所述整流器和逆变器之间的直流母线连接到直流输出端；所述主控制器包括参数接收单元以及模式控制单元，其中：所述参数接收单元，用于接收外部输入的工作参数；所述模式控制单元，用于根据接收的工作参数控制回馈开关、整流器、逆变器的运行状态，使直流电源工作于蓄电池模拟器模式、回馈式直流负载模式或单向直流电源模式。本发明专利技术通过将多个功能集中到同一套设备，并根据外部输入的工作参数切换直流电源的工作模式，可满足产品的研发、生产、测试一体化需求，同时节约成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及直流电源领域，更具体地说，涉及一种可编程直流电源实现系统及方法。
技术介绍
为保证蓄电池等直流电源的安全稳定工作，需要对这些电源进行多种参数的测试。但在对电源实体进行测试时，有时会发生不安全事故，因此往往使用模拟器替代真实的电源应用到设备的调试、测试、联试等前期场合。目前国内外在直流电源控制领域出现了一些电池测试系统，例如德国迪卡龙(Digatron)公司的电池测试系统，瑞士瑞佳通(Regatron)公司的高精度光伏整列电池模拟器电源等。然而，现有的直流电源控制系统普遍存在实现功能单一的问题。例如，德国迪卡龙(Digatron)公司的产品仅可实现蓄电池模拟，并用于替代部分真实电池测试应用场合；瑞士瑞佳通公司的产品仅可用于光伏行业对高精度光伏整列电池模拟器电源的模拟。上述产品均专注于电池方面的模拟，而缺少在能量回馈、高精度单向直流电源输出等方面的功能扩展。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于，针对上述直流电源控制系统功能单一的问题，提供一种新的可编程直流电源实现系统及方法。本专利技术解决上述技术问题的技术方案是，提供一种可编程直流电源实现系统，包括整流器、逆变器、回馈开关以及主控制器，且所述回馈开关用于将逆变器的输出端连接到交流电网、所述整流器和逆变器之间的直流母线连接到直流输出端；所述主控制器包括参数接收单元以及模式控制单元，其中：所述参数接收单元，用于接收外部输入的工作参数；所述模式控制单元，用于根据接收的工作参数控制回馈开关、整流器、逆变器的运行状态，使直流电源工作于蓄电池模拟器模式、回馈式直流负载模式或单向直流电源模式。在本专利技术所述的可编程直流电源实现系统中，所述参数接收单元接收的工作参数包括工作模式，所述模式控制单元根据接收的工作模式选择对应的一组默认运行参数控制回馈开关、整流器、逆变器的运行状态。在本专利技术所述的可编程直流电源实现系统中，所述参数接收单元接收的工作参数包括工作模式和运行参数；所述模式控制单元根据接收的运行参数、或接收的运行参数及部分与工作模式对应的默认运行参数控制回馈开关、整流器、逆变器的运行状态。在本专利技术所述的可编程直流电源实现系统中，在所述参数接收单元接收的工作模式为蓄电池模拟器模式时，所述模式控制单元根据包括充放电曲线、内阻、容量的运行参数使整流器处于工作状态，以通过控制直流母线的电压值、电流值匹配蓄电池的各项参数，并使回馈开关和逆变器处于待机或者运行状态；在所述参数接收单元接收的工作模式为回馈式直流负载模式时，所述模式控制单元使整流器处于关闭状态，并根据包括直流侧电压范围和回馈功率的运行参数使回馈开关和逆变器将连接到直流输出端的直流输入能量馈至交流电网；在所述参数接收单元接收的工作模式为单向直流电模式时，所述模式控制单元使逆变器处于关闭状态，并根据包含直流输出V-I特性曲线和内阻的运行参数使整流器向连接到直流输出端的直流负载输出直流电压。在本专利技术所述的可编程直流电源实现系统中，所述整流器的输入端经由隔离变压器和输入开关连接到交流电网；所述逆变器的输出端经由隔离变压器连接到回馈开关。本专利技术还提供一种可编程直流电源实现方法，包括以下步骤：(a)通过控制器的信号输入端口接收外部输入的工作参数，所述控制器的信号输出端口连接到回馈开关、整流器和逆变器，且所述逆变器的输出端通过回馈开关连接到交流电网，所述整流器和逆变器之间的直流母线连接到直流输出端；(b)根据接收的工作参数控制回馈开关、整流器、逆变器的运行状态，使直流电源工作于蓄电池模拟器模式、回馈式直流负载模式或单向直流电源模式。在本专利技术所述的可编程直流电源实现方法中，所述步骤(a)中接收的工作参数包括工作模式，所述步骤(b)中根据接收的工作模式选择对应的一组默认运行参数控制回馈开关、整流器、逆变器的运行状态。在本专利技术所述的可编程直流电源实现方法中，所述步骤(a)中接收的工作参数包括工作模式和运行参数；所述步骤(b)中根据接收的运行参数、或接收的运行参数及部分与工作模式对应的默认运行参数控制回馈开关、整流器、逆变器的运行状态。在本专利技术所述的可编程直流电源实现方法中，在所述步骤(a)中接收的工作模式为蓄电池模拟器模式时，所述步骤(b)包括：根据包括充放电曲线、内阻、容量的运行参数使整流器处于工作状态，以通过控制直流母线的电压值、电流值匹配蓄电池的各项参数，并使回馈开关和逆变器处于待机或者运行状态；在所述步骤(a)中接收的工作模式为回馈式直流负载模式时，所述步骤(b)包括：使整流器处于关闭状态，并根据包括直流侧电压范围和回馈功率的运行参数使回馈开关和逆变器将连接到直流输出端的直流输入能量馈送至交流电网；在所述步骤(a)中接收的工作模式为单向直流电模式时，所述步骤(b)包括：使逆变器处于关闭状态，并根据包含直流输出V-I特性曲线和内阻的运行参数使整流器向连接到直流输出端的直流负载输出直流电压。在本专利技术所述的可编程直流电源实现方法中，在所述步骤(a)中接收的工作模式为蓄电池模拟器模式时，所述步骤(b)包括：根据放电曲线、内阻、容量使整流器输出直流电压，并在直流母线电压不超过预设值时使逆变器处于待机状态、在直流母线电压超过预设值时使逆变器根据放电曲线从直流母线抽取能量后经回馈开关馈送到整流器输入端的交流电网。本专利技术的可编程直流电源实现系统及方法，通过将多个功能集中到同一套设备，并根据外部输入的工作参数切换直流电源的工作模式，可满足产品的研发、生产、测试一体化需求，同时节约成本。附图说明图1是本专利技术可编程直流电源实现系统的电源主回路的系统原理示意图。图2是本专利技术可编程直流电源实现系统中主控制器的实施例的示意图。图3是本专利技术可编程直流电源实现方法实施例的流程示意图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术的可编程直流电源实现系统采用交流-直流-交流两级变换技术，其电源主回路的系统原理图如图1所示，该系统包括整流器11、逆变器12、回馈开关13以及主控制器(例如MCU)，回馈开关13具体可采用IGBT、继电器等，用于将逆变器12的输出端连接到交流电网，整流器11和逆变器12之间的直流母线经由直流输出开关17连接到直流输出端。本实施例的可编程直流电源实现系统的输入输出还可采用交流开关18、隔离变压器14、15，将直流侧设备和交流电网安全隔离。在隔离变压器14的后端，还可增加输入滤波器16，以提高系统的精度。该系统的第一级变换为交流至直流变换，可通过交流至直流变换技术，如三相全桥、PFC整流等整流器11实现对直流母线的精确控制；第二级变换为直流至交流变换，可通过逆变器12等直流至交流变换设备，实现直流至交流侧，也即向交流电网的能量回馈，同时，通过控制参数，可实现交流电网能量回馈至直流母线。如图2所示，是本专利技术可编程直流电源实现系统中主控制器20的示意图，该主控制器20的控制信号输出端连接到整流器11、逆变器12以及回馈开关13的控制信号输入端，并通过控制整流器11的运行状态实现交流到直流的精确变换、通过控制逆变器12和回馈开关13的运行状态实现直流侧向交流电网的能量回馈。具体地，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可编程直流电源实现系统，其特征在于：包括整流器、逆变器、回馈开关以及主控制器，且所述回馈开关用于将逆变器的输出端连接到交流电网、所述整流器和逆变器之间的直流母线连接到直流输出端；所述主控制器包括参数接收单元以及模式控制单元，其中：所述参数接收单元，用于接收外部输入的工作参数；所述模式控制单元，用于根据接收的工作参数控制回馈开关、整流器、逆变器的运行状态，使直流电源工作于蓄电池模拟器模式、回馈式直流负载模式或单向直流电源模式。

【技术特征摘要】
1.一种可编程直流电源实现系统，其特征在于：包括整流器、逆变器、回馈开关以及主控制器，且所述回馈开关用于将逆变器的输出端连接到交流电网、所述整流器和逆变器之间的直流母线连接到直流输出端；所述主控制器包括参数接收单元以及模式控制单元，其中：所述参数接收单元，用于接收外部输入的工作参数；所述模式控制单元，用于根据接收的工作参数控制回馈开关、整流器、逆变器的运行状态，使直流电源工作于蓄电池模拟器模式、回馈式直流负载模式或单向直流电源模式。2.根据权利要求1所述的可编程直流电源实现系统，其特征在于：所述参数接收单元接收的工作参数包括工作模式，所述模式控制单元根据接收的工作模式选择对应的一组默认运行参数控制回馈开关、整流器、逆变器的运行状态。3.根据权利要求1所述的可编程直流电源实现系统，其特征在于：所述参数接收单元接收的工作参数包括工作模式和运行参数；所述模式控制单元根据接收的运行参数、或接收的运行参数及部分与工作模式对应的默认运行参数控制回馈开关、整流器、逆变器的运行状态。4.根据权利要求2或3所述的可编程直流电源实现系统，其特征在于：在所述参数接收单元接收的工作模式为蓄电池模拟器模式时，所述模式控制单元根据包括充放电曲线、内阻、容量的运行参数使整流器处于工作状态，以通过控制直流母线的电压值、电流值匹配蓄电池的各项参数，并使回馈开关和逆变器处于待机或者运行状态；在所述参数接收单元接收的工作模式为回馈式直流负载模式时，所述模式控制单元使整流器处于关闭状态，并根据包括直流侧电压范围和回馈功率的运行参数使回馈开关和逆变器将连接到直流输出端的直流输入能量馈至交流电网；在所述参数接收单元接收的工作模式为单向直流电模式时，所述模式控制单元使逆变器处于关闭状态，并根据包含直流输出V-I特性曲线和内阻的运行参数使整流器向连接到直流输出端的直流负载输出直流电压。5.根据权利要求1所述的可编程直流电源实现系统，其特征在于：所述整流器的输入端经由隔离变压器和输入开关连接到交流电网；所述逆变器的输出端经由隔离变压器连接到回馈开关。6.一种可编程直流电源实现方法，其特征在于：包括以下步骤：(a)通过控制器的...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢力华，
申请(专利权)人：深圳市伊力科电源有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44