一种应用于直流微电网的直流双向变换装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种应用于直流微电网的直流双向变换装置，包括推挽移相全桥双向DC/DC变换器，所述推挽移相全桥双向DC/DC变换器的高压侧连接直流母线，低压侧连接蓄电池组；所述推挽移相全桥双向DC/DC变换器的控制端与驱动放大电路的输出端连接，所述驱动放大电路的输入端连接控制单元的控制信号输出端；所述控制单元的模拟信号采样端分别与蓄电池组电流传感器、蓄电池组电压采样点、直流母线电流传感器和直流母线电压采样点连接。本实用新直流双向变换器接于蓄电池组和直流母线之间，可进行双向工作模式的切换，即可进行对蓄电池组充电或放电的切换。

A DC Bidirectional Converter Applied to DC Microgrid

【技术实现步骤摘要】
一种应用于直流微电网的直流双向变换装置
本技术涉及一种应用于直流微电网的直流双向变换装置，属于电力自动化

技术介绍
在直流微电网中，一般包括直流源、直流母线、直流负载、直流变换器以及蓄电池组等，其中蓄电池组是直流微电网的重要组成部分，是直流微电网的事故保障电源；但是在现有的系统中对蓄电池的充放电管理是粗放的，蓄电池组基本处于在浮充电状态，电池组放电是直接放电，无法精确控制其放电功率，造成对蓄电池的维护不周，影响电池组的使用寿命以及直流微电网的安全稳定运行。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是提供一种应用于直流微电网的直流双向变换装置，直流双向变换器接于蓄电池组和直流母线之间，可进行双向工作模式的切换，即可进行对蓄电池组充电或放电的切换。为解决上述技术问题，本技术所采用的技术方案为：一种应用于直流微电网的直流双向变换装置，包括推挽移相全桥双向DC/DC变换器，所述推挽移相全桥双向DC/DC变换器的高压侧连接直流母线，低压侧连接蓄电池组；所述推挽移相全桥双向DC/DC变换器的控制端与驱动放大电路的输出端连接，所述驱动放大电路的输入端连接控制单元的控制信号输出端；所述控制单元的模拟信号采样端还分别与蓄电池组电流传感器、蓄电池组电压采样点、直流母线电流传感器和直流母线电压采样点连接。其中，所述推挽移相全桥双向DC/DC变换器包含高频隔离变压器，高频隔离变压器两端分别连接高压侧和低压侧，变压器低压侧两端分别串联有MOS管Q1和MOS管Q2；变压器低压侧中间引线串联有电感L1，变压器低压侧还并联有滤波电容CL；变压器高压侧设有两两串联后再并联的四个MOS管Q3、Q4、Q5、Q6，变压器高压侧两端分别连接串联MOS管的中间位置；变压器高压侧还并联有滤波电容CH；变压器高压侧一端还串联有谐振电感Lr和隔直电容Cr。其中，所述控制单元包含ARM处理器，所述ARM处理器PWM信号输出端口分别连接MOS管Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6的控制端，所述ARM处理器的模拟信号采样端分别通过电阻分压的形式连接蓄电池组电流传感器、蓄电池组电压采样点、直流母线电流传感器和直流母线电压采样点。其中，所述驱动电路包括光电耦合器，所述光电耦合器输入端连接ARM处理器的PWM信号输出端连接；PWM信号输出端串联有驱动电阻R1，PWM信号输出端还并联有稳压管。其中，所述控制单元还分别连接有串行通信接口以及人机交互设备，所述人机交互设备还与外部监控系统通过网络连接。其中，所述MOS管Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6的型号为SPW17N80C3，所述滤波电容CL的型号为CD135450V/3000uF，隔直电容Cr的型号为TC86-305K。其中，所述ARM处理器采用STM32F101RC单片机。其中，所述光电耦合器的型号为HCPL3180，所述稳压管的型号为1N4747。相比于现有技术，本技术技术方案具有的有益效果为：本技术通过控制推挽移相全桥双向DC/DC变换器的MOS管工作，实现双向工作模式的切换，即实现对蓄电池组充电或放电的切换，且模式切换时间短；通过对蓄电池组充放电的精准切换，保证了直流母线电压不会出现较大的电压波动，同时也提高了蓄电池组的使用寿命，保证了直流微电网系统的安全稳定运行；另外，相对于非隔离的直流双向变换器，该装置的高频变压器实现了原副边的电气隔离，同时实现了直流母线和蓄电池组的电气隔离，即直流母线的接地故障不能传递到蓄电池一侧，蓄电池组一侧的接地故障也不能传递到直流母线一侧，提高了系统安全性。附图说明图1为本技术应用于直流微电网的直流双向变换装置的结构示意图；图2为本技术应用于直流微电网的直流双向变换装置在系统中的工作示意图；图3为本技术应用于直流微电网的直流双向变换装置的推挽移相全桥双向DC/DC变换器电路图；图4为本技术应用于直流微电网的直流双向变换装置的控制单元电路图；图5为本技术应用于直流微电网的直流双向变换装置驱动电路的电路图；图6为本技术应用于直流微电网的直流双向变换装置驱动电路的工作流程图。具体实施方式根据下述实施例，可以更好地理解本技术。然而，本领域的技术人员容易理解，实施例所描述的内容仅用于说明本技术，而不应当也不会限制权利要求书中所详细描述的本技术。如图1～6所示，本技术应用于直流微电网的直流双向变换装置，包括推挽移相全桥双向DC/DC变换器，推挽移相全桥双向DC/DC变换器的高压侧连接直流微电网中的直流母线，低压侧连接蓄电池组。其中直流微电网中的直流母线电压为DC400V，其来自三相交流整流和光伏电池的输出。蓄电池组由18节12V125Ah的铅酸蓄电池串联组成，其浮充电电压为DC243V。推挽移相全桥双向DC/DC变换器的控制端与驱动放大电路的输出端连接，驱动放大电路的输入端连接有控制单元。控制单元的模拟信号采样端还分别与蓄电池组电流传感器、蓄电池组电压采样点、直流母线电流传感器和直流母线电压采样点连接。推挽移相全桥双向DC/DC变换器包含高频隔离变压器T1，变压器T1两端分别连接高压侧和低压侧，低压侧两端分别串联有MOS管Q1和MOS管Q2；变压器低压侧中间引线串联有电感L1，低压侧还并联有滤波电容CL；高压侧设有两两串联后再并联的四个MOS管Q3、Q4、Q5、Q6，变压器高压侧两端分别连接串联MOS管的中间位置。高压侧还并联有滤波电容CH：变压器高压侧一端还串联有谐振电感Lr和隔直电容Cr。如图3所示，其中UL为低压侧电压，CL为低压侧滤波电容，L1为低压侧电感，功率管Q1、Q2选用MOS管，D1、D2为MOS管寄生的二极管，C1、C2为MOS管的寄生电容；UH为高压侧电压，T1为高频隔离变压器，CH为滤波高压侧滤波电容，功率管Q3、Q4、Q5和Q6选用MOS管，D3、D4、D5、D6为MOS管寄生的二极管，C3、C4、C5和C6为MOS管的寄生电容，Lr为谐振电感、Cr为隔直电容。推挽移相全桥双向DC/DC变换器的MOS管Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6的型号为SPW17N80C3，滤波电容CL的型号为CD135450V/3000uF，隔直电容Cr的型号为TC86-305K。高频隔离变压器T1实现了原副边的电气隔离(变压器的输出电压就叫副边电压，变压器的输入方(接电源方)叫原边电压)，同时实现了直流母线和蓄电池组的电气隔离，即直流母线的接地故障不能传递到蓄电池一侧，蓄电池组一侧的接地故障也不能传递到直流母线一侧。根据蓄电池组的容量大小情况，直流双向变换装置可为单个或多个单元并联工作，实现对蓄电池组的充电控制和放电控制。其中，控制单元包含ARM处理器。ARM处理器的型号为STM32F101RC，晶振频率为16M。ARM处理器PWM信号输出端口分别连接MOS管Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6的控制端，ARM处理器的模拟信号采样端分别通过电阻分压的形式连接蓄电池组电流传感器、蓄电池组电压采样点、直流母线电流传感器、直流母线电压采样点。其中，电流传感器的型号为LT108-S7。如图4所示，UL为低压侧电压采样，IL为低压侧电流，LEM1、LEM2为电流传感器，Y表示晶振，C1、C2为晶振电容，R1、R2、R本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种应用于直流微电网的直流双向变换装置，其特征在于：包括推挽移相全桥双向DC/DC变换器，所述推挽移相全桥双向DC/DC变换器的高压侧连接直流母线，低压侧连接蓄电池组；所述推挽移相全桥双向DC/DC变换器的控制端与驱动放大电路的输出端连接，所述驱动放大电路的输入端连接控制单元的控制信号输出端；所述控制单元的模拟信号采样端分别与蓄电池组电流传感器、蓄电池组电压采样点、直流母线电流传感器和直流母线电压采样点连接。

【技术特征摘要】
1.一种应用于直流微电网的直流双向变换装置，其特征在于：包括推挽移相全桥双向DC/DC变换器，所述推挽移相全桥双向DC/DC变换器的高压侧连接直流母线，低压侧连接蓄电池组；所述推挽移相全桥双向DC/DC变换器的控制端与驱动放大电路的输出端连接，所述驱动放大电路的输入端连接控制单元的控制信号输出端；所述控制单元的模拟信号采样端分别与蓄电池组电流传感器、蓄电池组电压采样点、直流母线电流传感器和直流母线电压采样点连接。2.根据权利要求1所述的应用于直流微电网的直流双向变换装置，其特征在于：所述推挽移相全桥双向DC/DC变换器包含高频隔离变压器，高频隔离变压器两端分别连接高压侧和低压侧，变压器低压侧两端分别串联有MOS管Q1和MOS管Q2；变压器低压侧中间引线串联有电感L1，变压器低压侧还并联有滤波电容CL；变压器高压侧设有两两串联后再并联的四个MOS管Q3、Q4、Q5、Q6，变压器高压侧两端分别连接串联MOS管的中间位置；变压器高压侧还并联有滤波电容CH；变压器高压侧一端还串联有谐振电感Lr和隔直电容Cr。3.根据权利要求2所述的应用于直流微电网的直流双向变换装置，其特征在于：所述控制单元包含ARM处理器，所述ARM处理器PWM信号输出端分别连接MOS管Q1、Q...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈文波，邹学毅，张保，
申请(专利权)人：南京国臣信息自动化技术有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏,32