V2G直流双向储能变流器制造技术

本实用新型专利技术涉及一种V2G直流双向储能变流器，包括变流电路和控制系统，所述变流电路包括三路并联设置的桥臂单元，每一路所述桥臂单元均设有功率开关管，所述桥臂单元的一端连接直流母线，另一端通过电感连接储能电池，所述直流母线和储能电池均并联有滤波电容，所述控制系统与所述功率开关管通讯连接。本实用新型专利技术结构简单，控制方便，有效的解决了采用V2G技术的微电网中直流侧不同电压等级之间电流变换的问题，针对不同电压等级进行升压或者降压的变换以满足直流母线上直流设备的工作要求。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种V2G直流双向储能变流器，适用于微电网中不同直流电压之间的互相转换。
技术介绍
传统的发电方式主要是是指火力发电和水利发电。时至今日，火力发电仍旧是市场主流的发电方式，但是随着资源枯竭和空气污染问题的日益严重，可以预见火力发电必然会在未来被取代。水利发电在前几年很受关注，各地的水坝小水电项目在火力发电受质疑时如雨后青笋纷纷出现，但是水利发电的局限性也显而易见，那就是水利资源的丰富性问题。在传统发电各方面开始无法满足供电要求时，新能源发电进入快速发展阶段，当前的新能源主要是指太阳能、风能、核能等，是指不会造成污染又具有可持续性的发电能源。伴随新能源的出现，微电网这个概念应运而生，顾名思义，微电网就是微型电网的意思，是相对传统大电网的一个概念，是指多个分布式电源及其相关负载按照一定的拓扑结构组成的网络，并通过静态开关关联至常规电网。微电网是指由分布式电源、储能装置、能量转换装置、相关负荷和监控、保护装置汇集而成的小型发配电系统，是一个能够实现自我控制、保护和管理的自治系统，既可以与外部电网并网运行，也可以孤立运行。是智能电网的重要组成部分。在储能装置这一块，通常是用电池作为储能，但是电池的电压是额定的，在小范围能波动，微电网系统需要与电池电压不同的直流电压来支撑其他设备的工作，因此需要一种设备来实现这种电压跨度。相比于交流微电网，直流微电网更加的稳定和安全，而当前市场上的双向储能变流器大多是适用于交流微电网的进行交流和直流之间互相转换的设备，用于直流电压之间双向变换的储能装置较少，并且现有的进行直流电压之间转换的设备，大部分是对传统的buck（降压）或者boost（升压）电路的利用，采用单相结构，其工作电流受到电力电子器件的严重制约，不适用于直流大功率变换。
技术实现思路
为了解决现有技术存在的问题，本技术的目的在于提供一种V2G直流双向储能变流器，能够使电流在微电网内实现不同电压等级之间的直流/直流的转换，通过采用三相桥臂结构使三路电流的三角载波相互交错，提高了总电流的强度。本技术的技术方案是：一种V2G直流双向储能变流器，包括变流电路、信息采集电路和控制系统，所述变流电路包括三路并联设置的桥臂单元，每一路所述桥臂单元均设有功率开关管，所述桥臂单元的一端连接直流母线，另一端通过电感连接储能电池，所述直流母线和储能电池均设有并联的滤波电容，所述信息采集电路的信号输出接入所述控制系统。所述变流电路的直流母线侧和储能电池侧均可以设有相应的接线端子，各所述滤波电容的两端通常可分别与相应的接线端子连接。优选的，所述功率开关管为IGBT管，并设有并联的反向二极管。优选的，所述反向二极管为肖特基二极管。优选的，所述桥臂单元通过设置在相互串联的两个所述功率开关管之间的电结点连接所述电感。优选的，所述信息采集电路包括电压信息采集电路、电流信息采集电路和PI参数（包括内环与外环的比例参数P和积分参数I）信息采集电路。优选的，所述控制系统主要包括中央处理器和控制电路。优选的，所述中央处理器内设有DSP芯片。优选的，所述控制电路为PWM驱动控制电路，所述PWM驱动控制电路与所述功率开关管相连接。所述控制系统可以与远端服务器通讯连接。本技术的有益效果为：本技术结构简单，控制方便，有效的解决了采用V2G技术的微电网中直流侧不同电压等级之间电流变换的问题，针对不同电压等级进行升压或者降压的变换以满足直流母线上直流设备的工作要求。本技术利用独特的三相桥臂交错电路提高了设备的响应速度和工作容量，能够更好的维持直流母线电压的稳定，提供更大的工作功率。通过合理的控制方法使电压的波动控制在很小的范围内，使设备稳定运行，满足了直流母线上各种设备的工作要求三路桥臂单元的设置使变流器自身具备并机功能，可以增加直流微网的容量，在配电方面具有更大的实用性和供电持久性，为更多需要直流供电段的设备提供更长时间的供电支持，解决了部分偏远地区供电困难的问题，有利于V2G直流微电网的发展。附图说明图1是本技术变流电路的电路原理图；图2是本技术定电压控制的原理简图；图3是本技术下垂控制的原理简图；图4是本技术的下垂曲线图。具体实施方式下面结合附图对本技术做进一步说明。参见图1，本技术公开了一种V2G直流双向储能变流器，包括变流电路、信息采集电路和控制系统，所述变流电路包括三路并联设置的桥臂单元，每一路所述桥臂单元均设有功率开关管T1、T2、T3、T4、T5和T6，所述桥臂单元的一端连接直流母线，另一端通过电感连接储能电池，所述直流母线和储能电池均并联有滤波电容C1或C2，所述控制系统与所述功率开关管通讯连接。所述桥臂单元可以为相应的标准模块，所述标准模块包括两个串连的功率开关管，所述功率开关管设有并联的反向二极管D。所述功率开关管为IGBT管，所述反向二极管为肖特基二极管。所述桥臂单元通过设置在相互串联的两个所述功率开关管之间的电结点连接所述电感L1、L2、和L3，所述信息采集电路连接所述变流器内的各电子元件采集电压、电流和PI参数等相关信息，所述信息采集电路接入所述控制系统，控制系统通过对相关信息进行分析计算发出相应的控制信号控制所述功率开关管的开关，调节所述变流器的电路内电流的流向，对所述变流器两端进行定电压控制。本技术通过控制各功率开关管的开关实现了电流从储能电池到直流母线之间的直流双向流通，电流经过三路桥臂单元提高了三倍，使设备的容量也提高了三倍。通过控制三路桥臂单元的开关时间使工频波形相互交错120°，可以使等效开关频率扩大到原来的三倍，通过三路锯齿波交错叠加，使总的电流纹波幅值相对于总电流直流分量的比值大大降低，并且纹波频率也增大到原来的三倍从而更好滤除，降低了与三路桥臂单元相连接的电感的要求，使同等容量下电感所占的体积大大减小。通过此种方式使每路桥臂单元上的电力电子器件开关频率也无需太高，从而降低了开关损耗。所述控制系统设有信中央处理器和控制电路，所述中央处理器采用DSP芯片，所述控制电路为PWM驱动控制电路，所述控制电路与所述功率开关管相连接，所述控制系统与远端服务器通讯连接。在变流器进行空载启动时，若按照正常运行时的PI参数启动设备，则比例参数P过大将会导致占空比变化过快，进而导致电流上升过快，开关元件会发出刺耳的声音，影响开关元件寿命，甚至对开关元件造成损害。因此，在空载启动时先利用合适的PI参数进行软启动，设备的启动时间约为1s，当电压达到设定值后调整PI参数为设备正常运行时的值，从而更有利于设备的稳定运行与快速响应。定电压控制的目标是维持输出侧电压的稳定，同时保证换流器内部不发生过流且三路桥臂单元的电流平衡，因此在进行闭环控制时需要在电压环的内部加入电流内环，实现对变流器的双闭环PI控制，其控制原理简图如图2所示，其中Uref为直流母线参考电压，Udc为直流母线实际电压，Iref为三相电流的电流参考值，Ia、Ib、Ic分别为三路电流值，Da、Db、Dc为各相桥臂的占空比。由图可知三路桥臂单元的参考电流相同，且三路桥臂单元的三角载波相互交错120°，从而三路电流为大小相同、相位交错的锯齿波。在实际工作中信号的采集往往需要经过滤波环节，再加上双闭环PI控制本身的响应本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种V2G直流双向储能变流器，其特征在于包括变流电路、信息采集电路和控制系统，所述变流电路包括三路并联设置的桥臂单元，每一路所述桥臂单元均设有功率开关管，所述桥臂单元的一端连接直流母线，另一端通过电感连接储能电池，所述直流母线和储能电池均设有并联的滤波电容，所述信息采集电路的信号输出接入所述控制系统，所述变流电路的直流母线侧和储能电池侧均设有相应的接线端子，各所述滤波电容的两端分别与相应的接线端子连接，所述功率开关管为IGBT管，并设有并联的反向二极管，所述信息采集电路包括电压信息采集电路、电流信息采集电路和PI参数信息采集电路，所述控制系统主要包括中央处理器和控制电路，所述控制电路为PWM驱动控制电路，所述PWM驱动控制电路与所述功率开关管相连接，所述控制系统与远端服务器通讯连接。

【技术特征摘要】
1.一种V2G直流双向储能变流器，其特征在于包括变流电路、信息采集电路和控制系统，所述变流电路包括三路并联设置的桥臂单元，每一路所述桥臂单元均设有功率开关管，所述桥臂单元的一端连接直流母线，另一端通过电感连接储能电池，所述直流母线和储能电池均设有并联的滤波电容，所述信息采集电路的信号输出接入所述控制系统，所述变流电路的直流母线侧和储能电池侧均设有相应的接线端子，各所述滤波电容的两端分别与相应的接线端子连接，所述功率开关管为IGBT管，并设有并联的反向二极管，所述信息采集电路包括电压信息采集电路、电流...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭以光，孔启翔，庞先标，王建强，杜宏，路刚，
申请(专利权)人：北京北变微电网技术有限公司，
类型：新型
国别省市：北京;11