【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电力电子设备领域，具体涉及一种大功率宽范围电压调节的双向直流电源。
技术介绍
1、双向直流电源是一种能够通过电子器件将交流输入电压转化为直流电压输出，并且可以实现双向电功率传输的电源。在一些场合，需要用到几百千瓦到兆瓦级以上的宽范围电压调节的双向直流电源，比如，输入三相交流电压额定380v，输出电压在200v到1100v的宽范围内可调，额定功率在600kw以上，电源能为各种电压等级的大容量储能电池系统充放电，也能为大功率dc/ac变频传统系统提供直流电源，在传动系统制动时，机械能转化为电能，能量通过双向直流电源回馈电网。
2、在大功率应用情况下，为了实现输出电压宽范围调节，通常可采用buck/boost电路结构形式来实现，如图1所示，uin为输入侧直流电压，uout为输出侧直流电压。在功率由输入uin侧流向输出uout侧情况下，为实现输出电压高于输入电压，需要控制i gbt开关管t1一直导通，t2一直关断，利用m1管的续流二极管来续流，而通过pwm脉宽调制控制方法来控制m2的开通占空比来实现输出电压的升压和稳压。而为实现输出电压低于输入电压时，则需要控制高速功率开关管t1一直导通，m2一直关断，利用m1与t2管的续流二极管来续流，而通过脉宽调制控制方法控制t1的开关占空比来实现输出电压的升压和稳压；反过来另一种情况，在功率由输出电压侧uout侧流向输入电压uin侧运行，为满足输出电压低于输入电压工况，需要控制高速功率开关管m1一直导通，m2一直关断，利用t1管的续流二极管来续流，而通过脉宽调制控制方法来
技术实现思路
1、提出一种实现大功率宽范围电压调节的双向直流电源的主电路结构方案及其相应的关键控制策略。基于该实现方案，可实现装置结构简单、成本降低、体积减小、控制复杂度降低、应用功能强的多种效果。
2、为此，提供一种大功率宽范围电压调节的双向直流电源，包括依次连接的三相pwm整流桥、升降压电路；所述升降压电路采取多个buck/boost电路并联，其中开关管gl1+与gl1-组成的左桥臂、开关管gr1+与gr1-组成的右桥臂以及升降压电感ld1构成第1路buck/boost电路，开关管gl2+与gl2-组成的左桥臂、开关管gr2+与gr2-组成的右桥臂以及升降压电感ld2构成第2路buck/boost电路，开关管gl3+与gl3-组成的左桥臂、开关管gr3+与gr3-组成的右桥臂以及升降压电感ld3构成第3路buck/boost电路，开关管gl4+与gl4-组成的左桥臂、开关管gr4+与gr4-组成的右桥臂以及升降压电感ld4构成第4路buck/boost电路；各路buck/boost电路中的开关管控制策略相同，其中任意一路buck/boost电路的开关管控制策略配置为包括：输出直流电压的目标值udc_out*与反馈值udc_out的差值经过电压调节器调节后，再经限幅器对上、下最大输出值进行限值后得到的数值i*，作为所有buck/boost电路中的电感电流控制环节的输入指令电流值；将i*作为给定指令电流，其与该电路中电感的电流反馈值ild1的差值经电流调节器调节后得到的数值u1*，与电源总输出端电压检测值ud_out相加后，再经过限幅器进行限值后，得到的调制波信号与三角载波进行比较，当调制波信号比三角载波数值大时，pwm输出脉冲信号输出高电平，反之则输出低电平，该pwm输出脉冲信号作为该电路中左侧上桥臂开关的驱动控制脉冲信号，该pwm输出脉冲信号的互补反向信号作为该电路中左侧下桥臂开关的驱动控制脉冲信号；三相pwm整流桥输出的中间电压检测值udc_m与前面电流调节器调节后得到的数值u1*相减后，再经过限幅器对最大最小值进行限定后，得到的调制波信号与所述三角载波进行比较，当调制波信号比三角载波信号数值大时，pwm输出脉冲信号输出高电平，反之则输出低电平，该pwm输出脉冲信号作为该电路中右侧上桥臂开关的驱动控制脉冲信号，该pwm输出脉冲信号的互补反向信号作为该电路中右侧下桥臂开关的驱动控制脉冲信号。
3、作为一种改进方案，所述调制波信号的幅值配置为大于所述三角载波的峰值。
4、作为另一种改进方案，所述三相pwm整流桥采用两个三相pwm整流桥模块进行并联。进一步地，所述双向直流电源还在三相pwm整流桥的输入端处对每相串联一环流抑制电感，两个三相pwm整流桥模块的输入端分别连接对应环流抑制电感的右边两端。进一步地，所述三相pwm整流桥配置为基于矢量控制的svpwm控制方法输出所述中间电压检测值udc_m。进一步地，所述双向直流电源设置有输入共模电抗器和输出共模电感，输入共模电抗器、环流抑制电感、三相pwm整流桥、升降压电路、输出共模电感依次连接。
5、作为另一种改进方案，根据并联的buck/boost电路路数n,控制各路buck/boost电路的三角载波相互移相角彼此错开360°/n。
6、作为另一种改进方案，在每路buck/boost电路的驱动控制信号中，对其每个pwm周期增加死区时间。
7、与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
8、1.本文提出的技术方法，能在三相交流输入的情况下，实现的直流电源具有宽范围电压调节，同时满足能量双向流动的应用工况。由于前级采用pwm整流，可使输入侧运行在单位功率因数。
9、2.所提出的直流升降压控制策略简化了控制逻辑，使各功率开关管在升降压和不同电流流向的复杂工况或过渡过程中下实现了开通、闭合或脉宽调制高速通断动作的自然形成。
10、3.基于模块化设计，采取多个buck/boost电路并联，易于功率扩容和系统散热设计，并方便生产与维护。
11、4.所采用的多buck/boost支路电路并联的控制策略，由于各支路内部电流控制环采用同一指令信号，能有效能实现各并联支路的均流，控制算法相对简单直观易于实现。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种大功率宽范围电压调节的双向直流电源，其特征在于：
2.根据权利要求1所述的双向直流电源，其特征在于：所述调制波信号的幅值配置为大于所述三角载波的峰值。
3.根据权利要求1所述的双向直流电源，其特征在于：所述三相PWM整流桥采用两个三相PWM整流桥模块进行并联。
4.根据权利要求3所述的双向直流电源，其特征在于：所述双向直流电源还在三相PWM整流桥的输入端处对每相串联一环流抑制电感，两个三相PWM整流桥模块的输入端分别连接对应环流抑制电感的右边两端。
5.根据权利要求4所述的双向直流电源，其特征在于：所述三相PWM整流桥配置为基于矢量控制的SVPWM控制方法输出所述中间电压检测值UDC_m。
6.根据权利要求4所述的双向直流电源，其特征在于：所述双向直流电源设置有输入共模电抗器和输出共模电感，输入共模电抗器、环流抑制电感、三相PWM整流桥、升降压电路、输出共模电感依次连接。
7.根据权利要求1所述的双向直流电源，其特征在于：根据并联的Buck/Boost电路路数N,控制各路Buck/Boost电路的三角
8.根据权利要求1所述的双向直流电源，其特征在于：在每路Buck/Boost电路的驱动控制信号中，对其每个PWM周期增加死区时间。
...【技术特征摘要】
1.一种大功率宽范围电压调节的双向直流电源，其特征在于：
2.根据权利要求1所述的双向直流电源，其特征在于：所述调制波信号的幅值配置为大于所述三角载波的峰值。
3.根据权利要求1所述的双向直流电源，其特征在于：所述三相pwm整流桥采用两个三相pwm整流桥模块进行并联。
4.根据权利要求3所述的双向直流电源，其特征在于：所述双向直流电源还在三相pwm整流桥的输入端处对每相串联一环流抑制电感，两个三相pwm整流桥模块的输入端分别连接对应环流抑制电感的右边两端。
5.根据权利要求4所述的双向直流电源，其特征在于：所述三相pwm整流桥配置为基...
【专利技术属性】
技术研发人员：盛建科，盛亮科，廖晓斌，詹柏青，刘湘，王文才，
申请(专利权)人：湖南福德电气有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。