一种串联型双向DC/DC单元实现储能的路灯照明系统技术方案

一种串联型双向DC/DC单元实现储能的路灯照明系统，包括交流电网、光伏电池板、串联混合型多端口DC/DC变换器、路灯，光伏电池板输出端经过一个单向DC/DC变换器连接到直流母线L0，直流母线L0通过双向DC/AC变换器与交流电网相连，直流母线L0连接串联混合型多端口DC/DC变换器，串联混合型多端口DC/DC变换器连接路灯。所述串联混合型多端口DC/DC变换器包括单向降压型DC/DC变换器、串联型双向DC/DC单元。所述串联型双向DC/DC单元多个，多个串联型双向DC/DC单元串联或者并联。本实用新型专利技术采用串联混合型多端口DC/DC变换器，实现了储能单元串联接入，代替了传统的并联型双向DC/DC变换器，具有结构简单、控制方便等优点。

A tandem bidirectional DC/DC unit for energy storage of street lighting system

A series type bidirectional DC/DC unit for energy storage of energy storage, including AC power grid, photovoltaic battery board, series hybrid multi port DC/DC converter and street lamp. The output end of the photovoltaic battery board is connected to the DC bus L0 through a unidirectional DC/DC converter, and the DC bus L0 passes the bidirectional DC/AC converter and the alternating current network phase. In addition, the DC bus L0 is connected in series with the hybrid multi port DC/DC converter, and the series hybrid multi port DC/DC converter is connected to the street lamp. The series hybrid multiport DC/DC converter includes a one-way buck DC/DC converter and a series bidirectional DC/DC unit. A series of bidirectional DC/DC units are multiple, and a series of bidirectional DC/DC units are connected in series or parallel. The utility model adopts a series hybrid multi port DC/DC converter to realize the series connection of the energy storage unit, and instead of the traditional parallel bidirectional DC/DC converter, it has the advantages of simple structure and convenient control.

【技术实现步骤摘要】
一种串联型双向DC/DC单元实现储能的路灯照明系统
本技术涉及路灯照明领域，具体说是一种串联型双向DC/DC单元实现储能的路灯照明系统。
技术介绍
随着能源危机、温室效应以及大气污染等全球问题的日益严重，光伏发电、燃料电池发电等新能源发电技术得到了广泛的关注和快速发展，含储能单元的新能源发电系统能够平滑新能源微电源的发电出力，提高系统电力稳定性。现有的路等照明系统中并联混合型多端口变换器方案中储能单元，一般以并联的形式与升压型DC/DC变换器或者直流母线相连，传统的并联式结构虽然能够解决微电源发电出力以及并网时系统稳定性的问题，但是由于并联式结构的原因使储能系统每次充电时都要进行两次电能转换，造成电能转换效率低的问题，另外并联式结构还会增加系统设计成本以及控制器设计的复杂度。因此，改进现有并联式结构对于减少储能系统能量转换次数、提高系统电能转换效率、降低系统设计成本及优化控制器设计具有重要意义。
技术实现思路
针对上述现有技术的不足，本技术重点解决储能单元并联式结构造成的能量转换次数多，电能转换效率低等问题，提出了一种串联型双向DC/DC单元实现储能的路灯照明系统。本技术采用串联混合型多端口DC/DC变换器，实现了储能单元串联接入，代替了传统的并联型双向DC/DC变换器，具有结构简单、控制方便等优点；可以减少能量转换次数，提高能量的利用率。本技术采取的技术方案为：一种串联型双向DC/DC单元实现储能的路灯照明系统，包括交流电网、光伏电池板、串联混合型多端口DC/DC变换器、路灯，光伏电池板输出端经过一个单向DC/DC变换器连接到直流母线L0，直流母线L0通过双向DC/AC变换器与交流电网相连，直流母线L0连接串联混合型多端口DC/DC变换器，串联混合型多端口DC/DC变换器连接路灯。所述串联混合型多端口DC/DC变换器包括单向降压型DC/DC变换器、串联型双向DC/DC单元。所述单向降压型DC/DC变换器包括电源U1、开关管S1、二极管DO、电感L1、电容CO；电源U1正极连接开关管S1漏极，开关管S1源极连接二极管DO阴极、电感L1一端，电感L1另一端连接串联混合型多端口DC/DC变换器一侧，电源U1负极连接二极管DO阳极、电容CO一端，电容CO另一端连接串联混合型多端口DC/DC变换器另一侧，电容CO两端并联负载RL。所述串联型双向DC/DC单元多个，多个串联型双向DC/DC单元串联或者并联。每一个串联型双向DC/DC单元包括储能单元UB、开关管S2、开关管S3、开关管S4、二极管D1、二极管D2；开关管S2漏极连接二极管D1阳极，二极管D1阴极连接开关管S3漏极，开关管S3源极连接二极管D2阴极、开关管S4源极，二极管D2阳极连接开关管S2源极，开关管S4漏极连接开关管S2漏极，储能单元UB正极连接二极管D1阴极，储能单元UB负极连接二极管D2阳极。本技术一种串联型双向DC/DC单元实现储能的路灯照明系统，具有如下有益效果：1.本技术将储能单元以串联的形式接入到单向降压型DC/DC变换器中，使储能单元通过串联型双向DC/DC单元和单向升压DC/DC变换器形成一个完整的电力电子系统，减少了变换器的设计成本，同时也可以减少控制器的设计难度，使集中控制更加简单。2.串联型双向DC/DC单元可将储能单元与单向降压DC/DC变换器串联在一起。储能单元在充电过程中，电能可直接由直流母线经过单向降压DC/DC变换器储存到储能单元中，减少了能量由升压DC/DC变换器传给负载，再由负载将能量转换到储能单元中这一间接过程，因而减少了能量的转换次数，提高了电能转换效率。附图说明下面结合附图和实施例对本技术作进一步说明：图1是传统并联混合型MPC路灯照明系统原理框图。图2是本技术串联混合型MPC路灯照明系统原理框图。图3是本技术应用于Buck变换器中N个串联型双向DC/DC单元并联形成一并联混合型MPC原理图。图4是本技术应用于Buck变换器中N个串联型双向DC/DC单元串联形成一串联混合型MPC原理图。图5是本技术应用于Buck变换器中1个串联型双向DC/DC单元形成一MPC原理图。图6是本技术的串联型双向DC/DC单元电路图。具体实施方式一种串联型双向DC/DC单元实现储能的路灯照明系统，包括交流电网1、光伏电池板2、串联混合型多端口DC/DC变换器3、路灯4。光伏电池板2输出端经过一个单向DC/DC变换器5连接到直流母线L0，直流母线L0通过双向DC/AC变换器6与交流电网1相连，直流母线L0连接串联混合型多端口DC/DC变换器3，串联混合型多端口DC/DC变换器3连接路灯4，其中串联混合型多端口DC/DC变换器3与路灯4数量一致。所述串联混合型多端口DC/DC变换器3包括单向降压型DC/DC变换器7、串联型双向DC/DC单元8。所述单向降压型DC/DC变换器7包括电源U1、开关管S1、二极管DO、电感L1、电容CO；电源U1正极连接开关管S1漏极，开关管S1源极连接二极管DO阴极、电感L1一端，电感L1另一端连接串联混合型多端口DC/DC变换器3一侧，电源U1负极连接二极管DO阳极、电容CO一端，电容CO另一端连接串联混合型多端口DC/DC变换器3另一侧，电容CO两端并联负载RL。所述串联型双向DC/DC单元8多个，多个串联型双向DC/DC单元8串联或者并联。每一个串联型双向DC/DC单元8包括储能单元UB、开关管S2、开关管S3、开关管S4、二极管D1、二极管D2。开关管S2漏极连接二极管D1阳极，二极管D1阴极连接开关管S3漏极，开关管S3源极连接二极管D2阴极、开关管S4源极，二极管D2阳极连接开关管S2源极，开关管S4漏极连接开关管S2漏极，储能单元UB正极连接二极管D1阴极，储能单元UB负极连接二极管D2阳极。串联混合型多端口DC/DC变换器3由单向降压型DC/DC变换器7与串联型双向DC/DC单元8以串联方式连接组成。其中串联型双向DC/DC单元8由三个开关管和两个二极管分别构成双向DC/DC变换器的充电支路、放电支路及旁路，通过不同的开关控制策略决定储能单元工作于充电、放电或者旁路三种状态。串联混合型MPC中，通过将多个串联型双向DC/DC单元分别进行串联或者并联后再与降压型DC/DC变换器进行串联，可以实现N(N≥1)个储能单元同时接入。任何一个具备降压能力的降压型DC/DC变换器都可以与串联型双向DC/DC单元构成串联混合型多端口DC/DC变换器。图1和图2分别为传统并联混合型MPC实现储能的路灯照明系统原理框图、以及本技术提出的串联型双向DC/DC单元实现储能的路灯照明系统原理框图。由图1可知储能单元与直流母线直接相连，与单向降压型DC/DC变换器形成一种并联式结构，在储能单元充电过程中，直流微电源中的电能首先通过升压DC/DC变换器将电压升高至直流母线电压，再通过与直流母线并联的双向DC/DC变换器将冗余电能储存到储能单元中，因而直流微电源在给储能单元充电过程中要经过两次电能转换，电能转换次数多，造成电能转换效率低等问题。根据以上问题本技术采用串联混合型DC/DC变换器，可以减少能量转换次数，提高了电能转换效率，如图2所示，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种串联型双向DC/DC单元实现储能的路灯照明系统，包括交流电网（1）、光伏电池板（2）、串联混合型多端口DC/DC变换器（3）、路灯（4），其特征在于：光伏电池板（2）输出端经过一个单向DC/DC变换器（5）连接到直流母线L0，直流母线L0通过双向DC/AC变换器（6）与交流电网（1）相连，直流母线L0连接串联混合型多端口DC/DC变换器（3），串联混合型多端口DC/DC变换器（3）连接路灯（4）；所述串联混合型多端口DC/DC变换器（3）包括单向降压型DC/DC变换器（7）、串联型双向DC/DC单元（8）；所述单向降压型DC/DC变换器（7）包括电源U1、开关管S1、二极管DO、电感L1、电容CO；电源U1正极连接开关管S1漏极，开关管S1源极连接二极管DO阴极、电感L1一端，电感L1另一端连接串联混合型多端口DC/DC变换器（3）一侧，电源U1负极连接二极管DO阳极、电容CO一端，电容CO另一端连接串联混合型多端口DC/DC变换器（3）另一侧，电容CO两端并联负载RL。

【技术特征摘要】
1.一种串联型双向DC/DC单元实现储能的路灯照明系统，包括交流电网（1）、光伏电池板（2）、串联混合型多端口DC/DC变换器（3）、路灯（4），其特征在于：光伏电池板（2）输出端经过一个单向DC/DC变换器（5）连接到直流母线L0，直流母线L0通过双向DC/AC变换器（6）与交流电网（1）相连，直流母线L0连接串联混合型多端口DC/DC变换器（3），串联混合型多端口DC/DC变换器（3）连接路灯（4）；所述串联混合型多端口DC/DC变换器（3）包括单向降压型DC/DC变换器（7）、串联型双向DC/DC单元（8）；所述单向降压型DC/DC变换器（7）包括电源U1、开关管S1、二极管DO、电感L1、电容CO；电源U1正极连接开关管S1漏极，开关管S1源极连接二极管DO阴极、电感L1一端，电感L1另一端连接串联混合型多端口DC/DC变换器（3）一侧，电源U...

【专利技术属性】
技术研发人员：李圣乾，邾玢鑫，陈耀，曾庆典，
申请(专利权)人：三峡大学，
类型：新型
国别省市：湖北,42