【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电能的储存、释放与保护，更具体地，涉及一种大功率dc-dc变换电路中直流母线的协同保护方法和系统。
技术介绍
1、随着能源短缺问题日益严重，可再生能源技术的发展得到高速发展，而与开再生能源联系密切的储能技术也得到了飞速发展，储能技术的发展前景研究和应用长时间得到各国能源、电力、交通等多个部门的高度重视。常见的新型储能变换系统都是通过双向dc-dc变换电路来实现的，通常是由蓄电池或者钠硫电池以及超级电容或者超导等设备组成的储能装置，通过双向dc-dc变换电路或者两级变换电路与外部大功率直流母线之间建立能量传递关系。
2、然而，现有的双向dc-dc变换电路都存在一些不可忽略的缺陷：第一、大功率dc-dc变换器中有超级电容的大功率直流母线常受较大的电压冲击且损耗大；第二、大功率dc-dc变换器输入端的直流信号含有大量高次谐波，容易对系统产生谐波干扰；第三、大功率dc-dc变换电路系统稳定性差；第四、大功率dc-dc变换电路系统变换效率低；第五、大功率dc-dc变换电路运行工况复杂，因此不能得到全面保护。
技术实现思路
1、针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种大功率dc-dc变换电路中直流母线的协同保护方法和系统，其目的在于，解决现有大功率dc-dc变换器中有超级电容的大功率直流母线常受较大的电压冲击且损耗大的技术问题，以及现有大功率dc-dc变换器输入端的直流信号含有大量高次谐波，容易对系统产生谐波干扰的技术问题，以及现有大功率dc-dc变换电
2、为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供了一种用于大功率dc-dc变换电路中直流母线的协同保护方法，其中该大功率dc-dc变换电路包括四个igbt器件q1、q2、q3和q4、超级电容器组、三个快熔、两个电感、四个接触器、以及充电电阻，第一电感、第一快熔、第一接触器相串联再与第二igbt器件q2并联之后，与第一igbt器件q1串联构成前级升降压变换电路，充电电阻与第三接触器并联之后与第四接触器接触器、第三快熔和超级电容器组串联，构成带有超级电容器组的大功率直流母线，第二电感、第二快熔、第二接触器、蓄电池组相串联再与第四igbt器件q4并联之后与第三igbt器件q3串联构成后级升降压变换电路，前级升降压变换电路、含有超级电容器组的大功率直流母线、以及后级升降压变换电路三者相并联。所述协同保护方法包括以下步骤：
3、(1)打开第三接触器，闭合第四接触器，控制后级升降压变换电路内部的蓄电池组对超级电容组进行预充电，并判断超级电容器组两端的电压是否大于预设的充电电压，且低于预设电压的1.2倍，如果是则进入步骤(2)，否则进入步骤(15)。
4、(2)关闭第三接触器，从大功率直流母线中移除充电电阻，以得到超级电容器组完成预充电后的大功率dc-dc变换电路。
5、(3)将步骤(2)得到的超级电容器组完成预充电后的大功率dc-dc变换电路接入外部1500v直流母线，从大功率直流母线获取高次谐波信号，利用差分滤波函数对获取的高次谐波信号进行滤波处理，以得到无谐波干扰的平稳直流信号和pwm调制信号。
6、(4)将步骤(3)得到的平稳直流信号输入到大功率dc-dc变换电路中的前级升降压变换电路，并在前级升降压变换电路中引入占空比控制，以获取占空比控制后的含有超级电容器组的直流母线电压u。
7、(5)判断步骤(4)得到的直流母线电压u是否有u<umax×kmax且u>umin×kmin成立，若是则转入步骤(6)，否则转入步骤(15)；其中umax表示预设的直流母线电压最大值；kmax表示直流母线电压在过电压时设定的最大裕度；umin表示预设的直流母线电压最小值；kmin表示直流母线电压在低电压时设定的最小裕度。
8、(6)判断大功率dc-dc变换电路是否处于能量吸收状态，若是则转入步骤(7)，否则转入步骤(8)。
9、(7)判断含有超级电容器组的大功率直流母线是否出现瞬间涌浪冲击，即i>iset1，若是则转入步骤(9)，否则转入步骤(11)；其中i表示含有超级电容器组的大功率直流母线上的电流，iset1表示大功率dc-dc变换电路正常运行时，含有超级电容器组的直流母线的第一电流额定值；
10、(8)判断含有超级电容器组的大功率直流母线是否出现瞬间的大功率缺口，即i<iset2，若是则转入步骤(10)，否则转入步骤(12),其中iset2表示大功率dc-dc变换电路正常运行时，含有超级电容器组的直流母线的第二电流额定值。
11、(9)对第二igbt器件q2引入占空比控制，以对超级电容器组进行充电，然后转入步骤(14)。
12、(10)利用第一igbt器件q1完成由超级电容器组向外部直流母线的瞬间大电流能量输送，以得到正常运行情况下的大功率dc-dc变换电路，然后转入步骤(13)。
13、(11)利用第二igbt器件q2和第三igbt器件q3对没有出现瞬间涌浪冲击的大功率直流母线进行pwm控制，使前级升降压变换电路工作在升压状态，对外部直流母线的能量进行吸收，使后级升降压变换电路构成降压电路，向蓄电池组充电，以得到正常状态下吸收能量的大功率dc-dc变换电路，并判断超级电容器组上的电压udc＝uin/(1-d)是否大于额定值，如果是则转入步骤(14)，否则转入步骤(15)；其中d为igbt器件引入的占空比值，uin为大功率dc-dc变换电路的输入电压。
14、(12)利用第一igbt器件q1、第四igbt器件q4对没有出现瞬间大功率缺口的电路进行pwm控制(如图10所示)，使前级升降压变换电路工作在降压状态，稳定输出放电电流，后级升降压变换电路构成升压电路，维持超级电容器组电压稳定，并判断超级电容器组的电压udc是否小于额定值，若小于额定值转入步骤(13)，否则转入步骤(15)。
15、(13)利用第四igbt器件q4对步骤(10)得到的正常运行情况下的大功率dc-dc变换电路进行pwm控制，使后级升降压电路构成升压电路，并判断含有超级电容器组的直流母线电压udc是否等于额定值，若是则转入步骤(15)，否则进入步骤(14)。
16、(14)利用第三igbt器件q3对大功率dc-dc变换电路进行pwm控制，使后级升降压电路构成降压电路，含有超级电容器组的直流母线电压udc等于额定值，然后转入步骤(15)。
17、(15)断开第一接触器，过程结束。
18、优选地，步骤(1)中预设的充电电压的取值范围是1200v到1800v，优选为1500v。
19、优选地，步骤(5)中umax的取值范围是1500v到2000v，优选为1800v；
20、步骤(5)中kmax的本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于大功率DC-DC变换电路中直流母线的协同保护方法，其中该大功率DC-DC变换电路包括四个IGBT器件Q1、Q2、Q3和Q4、超级电容器组、三个快熔、两个电感、四个接触器、以及充电电阻，第一电感、第一快熔、第一接触器相串联再与第二IGBT器件Q2并联之后，与第一IGBT器件Q1串联构成前级升降压变换电路，充电电阻与第三接触器并联之后与第四接触器接触器、第三快熔和超级电容器组串联，构成带有超级电容器组的大功率直流母线，第二电感、第二快熔、第二接触器、蓄电池组相串联再与第四IGBT器件Q4并联之后与第三IGBT器件Q3串联构成后级升降压变换电路，前级升降压变换电路、含有超级电容器组的大功率直流母线、以及后级升降压变换电路三者相并联。其特征在于，所述协同保护方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的用于大功率DC-DC变换电路中直流母线的协同保护方法，其特征在于，步骤(1)中预设的充电电压的取值范围是1200V到1800V，优选为1500V。
3.根据权利要求1或2所述的用于大功率DC-DC变换电路中直流母线的协同保护方法，其特征在于，
5.根据权利要求4所述的用于大功率DC-DC变换电路中直流母线的协同保护方法，其特征在于，步骤(8)中大功率DC-DC变换电路正常运行时，含有超级电容器组的直流母线的第二电流额定值Iset2的取值范围是500A到1000A，优选为500A。
6.根据权利要求5所述的用于大功率DC-DC变换电路中直流母线的协同保护方法，其特征在于，
7.一种用于大功率DC-DC变换电路中直流母线的协同保护系统，其中该大功率DC-DC变换电路包括四个IGBT器件Q1、Q2、Q3和Q4、超级电容器组、三个快熔、两个电感、四个接触器、以及充电电阻，第一电感、第一快熔、第一接触器相串联再与第二IGBT器件Q2并联之后，与第一IGBT器件Q1串联构成前级升降压变换电路，充电电阻与第三接触器并联之后与第四接触器接触器、第三快熔和超级电容器组串联，构成带有超级电容器组的大功率直流母线，第二电感、第二快熔、第二接触器、蓄电池组相串联再与第四IGBT器件Q4并联之后与第三IGBT器件Q3串联构成后级升降压变换电路，前级升降压变换电路、含有超级电容器组的大功率直流母线、以及后级升降压变换电路三者相并联。其特征在于，所述协同保护系统包括：
...【技术特征摘要】
1.一种用于大功率dc-dc变换电路中直流母线的协同保护方法，其中该大功率dc-dc变换电路包括四个igbt器件q1、q2、q3和q4、超级电容器组、三个快熔、两个电感、四个接触器、以及充电电阻，第一电感、第一快熔、第一接触器相串联再与第二igbt器件q2并联之后，与第一igbt器件q1串联构成前级升降压变换电路，充电电阻与第三接触器并联之后与第四接触器接触器、第三快熔和超级电容器组串联，构成带有超级电容器组的大功率直流母线，第二电感、第二快熔、第二接触器、蓄电池组相串联再与第四igbt器件q4并联之后与第三igbt器件q3串联构成后级升降压变换电路，前级升降压变换电路、含有超级电容器组的大功率直流母线、以及后级升降压变换电路三者相并联。其特征在于，所述协同保护方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的用于大功率dc-dc变换电路中直流母线的协同保护方法，其特征在于，步骤(1)中预设的充电电压的取值范围是1200v到1800v，优选为1500v。
3.根据权利要求1或2所述的用于大功率dc-dc变换电路中直流母线的协同保护方法，其特征在于，
4.根据权利要求1至3中任意一项所述的用于大功率dc-dc变换电路中直流母线的协同保护方法，其特征在于，步骤(7)中大功率dc-dc变换电路正常运行时，含有超...
【专利技术属性】
技术研发人员：董佳琪，刘健，范晓东，钱向前，沈斌，李自成，刘江，王振，熊涛，
申请(专利权)人：武汉工程大学，
类型：发明
国别省市：
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