專利名稱：一種基于雙向dc-dc變換器的車用太陽(yáng)能發(fā)電裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種太陽(yáng)能利用領(lǐng)域，尤其是一種基于雙向DC-DC變換器的車用太陽(yáng)能發(fā)電裝置。
背景技術(shù)：
隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，最近十年能源短缺與環(huán)境污染已成為一個(gè)不容忽視的問(wèn)題，燃油汽車的普及令這一問(wèn)題更加突出。與此同時(shí)，作為重要的交通工具之一，汽車又在人們社會(huì)生活中起著不可或缺的作用。與日俱增的能源與環(huán)境壓力迫使人們以前所未有的精力開(kāi)展對(duì)現(xiàn)有燃油車的改造以及對(duì)混合動(dòng)力汽車和純電動(dòng)汽車的研究與開(kāi)發(fā)。太陽(yáng)能是最為清潔環(huán)保的能源之一，將太陽(yáng)能應(yīng)用在汽車上將以零污染的形式獲得能量，具有巨大的社會(huì)意義?，F(xiàn)有的車用太陽(yáng)能發(fā)電中所使用的DC-DC變換器多數(shù)是單向工作的，由于單向 DC-DC變換器中的功率傳輸通道上一般都有二極管這個(gè)環(huán)節(jié)，因此能量經(jīng)由變換器流動(dòng)的方向只能是單向的，即能量流動(dòng)是單向的，而不是雙向的。由于太陽(yáng)能是一種低密度、間歇性、空間分布不斷變化的能源，其收集和利用的要求較高?，F(xiàn)有的車用太陽(yáng)能發(fā)電中所使用的DC-DC變換器無(wú)法實(shí)現(xiàn)不同天氣條件、負(fù)載功率條件下的蓄電池、電池板、負(fù)載間的無(wú)縫切換。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種能夠正、反向工作向負(fù)載提供電源，保證負(fù)載的實(shí)時(shí)正常供電，提高蓄電池利用效率和壽命的基于雙向DC-DC變換器的車用太陽(yáng)能發(fā)電裝置。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用了以下技術(shù)方案一種基于雙向DC-DC變換器的車用太陽(yáng)能發(fā)電裝置，包括雙向DC-DC變換器，其輸入端分別與車載光伏電池板組件、脈寬調(diào)制驅(qū)動(dòng)脈沖產(chǎn)生電路的輸出端相連，其輸出端與模擬量處理和保護(hù)電路的輸入端相連，模擬量處理和保護(hù)電路的輸出端與DSP控制板的輸入端相連，DSP控制板的輸出端與脈寬調(diào)制驅(qū)動(dòng)脈沖產(chǎn)生電路的輸入端相連。由上述技術(shù)方案可知，本實(shí)用新型采用雙向DC-DC變換器，當(dāng)太陽(yáng)能電池陣列工作在最大功率追蹤點(diǎn)、日光充足時(shí)，太陽(yáng)能電池陣列除了提供電能外，將多余的能量存儲(chǔ)至蓄電池組；反之，當(dāng)日光不充足時(shí)，由于太陽(yáng)能電池陣列無(wú)法保證負(fù)載的正常供電，雙向 DC-DC變換器反向工作向負(fù)載提供電源?？梢?jiàn)，雙向DC-DC變換器充當(dāng)蓄電池的充放電管理器，減少了相同負(fù)載條件下的蓄電池裝載量，提高了蓄電池利用效率和壽命。

圖1是本實(shí)用新型的電路框圖；圖2、3、4分別是本實(shí)用新型中DSP控制板接口電路、第一脈寬調(diào)制驅(qū)動(dòng)脈沖產(chǎn)生電路和雙向DC-DC變換器的電路原理圖。
具體實(shí)施方式
一種基于雙向DC-DC變換器的車用太陽(yáng)能發(fā)電裝置，包括雙向DC-DC變換器4，其輸入端分別與車載光伏電池板組件1、脈寬調(diào)制驅(qū)動(dòng)脈沖產(chǎn)生電路5的輸出端相連，其輸出端與模擬量處理和保護(hù)電路3的輸入端相連，模擬量處理和保護(hù)電路3的輸出端與DSP控制板7的輸入端相連，DSP控制板7的輸出端與脈寬調(diào)制驅(qū)動(dòng)脈沖產(chǎn)生電路5的輸入端相連，如圖1所示。如圖1所示，所述的車載光伏電池板組件1通過(guò)車載光伏電池板組件接口電路2 與雙向DC-DC變換器4的輸入端相連，所述的脈寬調(diào)制驅(qū)動(dòng)脈沖產(chǎn)生電路5由第一、二、三、 四脈寬調(diào)制驅(qū)動(dòng)脈沖產(chǎn)生電路組成，所述的DSP控制板7通過(guò)DSP控制板接口電路6分別與第一、二、三、四脈寬調(diào)制驅(qū)動(dòng)脈沖產(chǎn)生電路的輸入端相連，所述的模擬量處理和保護(hù)電路3 的輸出端通過(guò)DSP控制板接口電路6與DSP控制板7的輸入端相連。如圖1所示，車載光伏電池板組件接口電路2連接于車載光伏電池板組件1以及雙向DC-DC變換器4之間，在雙向DC-DC變換器4的控制下將車載光伏電池板組件1發(fā)出的電能用于負(fù)載，并將多余的能量通過(guò)存儲(chǔ)至蓄電池組，同時(shí)，也可實(shí)現(xiàn)雙向DC-DC變換器 4反向工作，向負(fù)載提供電源。雙向DC-DC變換器4為由四只絕緣柵雙極型晶體管組成的雙向DC-DC變換電路，根據(jù)實(shí)際的輸入電壓、輸出電壓的大小及電感電流的極值確定控制策略，通過(guò)脈寬調(diào)制驅(qū)動(dòng)脈沖產(chǎn)生電路5給出的四路脈沖寬度調(diào)制驅(qū)動(dòng)脈沖給四只絕緣柵雙極型晶體管提供門極驅(qū)動(dòng)信號(hào)，來(lái)控制絕緣柵雙極型晶體管的開(kāi)通和關(guān)斷，從而控制能量的傳遞，實(shí)現(xiàn)對(duì)功率開(kāi)關(guān)管的軟開(kāi)關(guān)控制。脈寬調(diào)制驅(qū)動(dòng)脈沖產(chǎn)生電路5的輸入信號(hào)為DSP 控制板7發(fā)出的脈沖寬度調(diào)制脈沖信號(hào)，脈寬調(diào)制驅(qū)動(dòng)脈沖產(chǎn)生電路5的輸出接至絕緣柵雙極型晶體管的門極，以驅(qū)動(dòng)絕緣柵雙極型晶體管的開(kāi)關(guān)狀態(tài)。如圖4所示，所述的雙向DC-DC變換器4包括第一、二、三、四絕緣柵雙極型晶體管 IGBT1、IGBT2、IGBT3、IGBT4，第一、二、三、四絕緣柵雙極型晶體管 IGBT1、IGBT2、IGBT3、 IGBT4的門極分別與第一、二、三、四脈寬調(diào)制驅(qū)動(dòng)脈沖產(chǎn)生電路的輸出端相連，第一絕緣柵雙極型晶體管IGBTl的集電極和發(fā)射極之間跨接二極管Si，第二絕緣柵雙極型晶體管 IGBT2的集電極和發(fā)射極之間跨接二極管S2，第三絕緣柵雙極型晶體管IGBT3的集電極和發(fā)射極之間跨接二極管S3，第四絕緣柵雙極型晶體管IGBT4的集電極和發(fā)射極之間跨接二極管S4，電容Cl、C2、C3、C4分別與第一、二、三、四絕緣柵雙極型晶體管IGBTU IGBT2、 IGBT3、IGBT4并聯(lián)。電容Cl、C2、C3、C4在工作軟開(kāi)關(guān)狀態(tài)作為諧振電容，與電感一起諧振為第一、二、三、四絕緣柵雙極型晶體管IGBT1、IGBT2、IGBT3、IGBT4提供軟開(kāi)關(guān)狀態(tài)。Xl連接電感的兩個(gè)抽頭，當(dāng)電路工作在諧振狀態(tài)下時(shí)，電感為諧振電感；當(dāng)電路工作在PWM狀態(tài)時(shí)，電感為儲(chǔ)能電感，起儲(chǔ)存能量的作用。如圖2所示，所述的DSP控制板接口電路6采用芯片JP1，芯片JPl的第6、7、8、9 引腳分別與第一、二、三、四驅(qū)動(dòng)脈沖產(chǎn)生電路的輸入端相連。DSP控制板接口電路6輸出由 DSP控制板7發(fā)送的至少一路路脈沖寬度調(diào)制信號(hào)、至少一路采樣檢測(cè)信號(hào)、至少一路錯(cuò)誤信號(hào)、至少一路電源以及數(shù)字地、模擬地等。如圖3所示，所述的第一脈寬調(diào)制驅(qū)動(dòng)脈沖產(chǎn)生電路包括反向器U1C，反向器UlC的輸入端與芯片JPl的第6引腳相連，所述的反向器UlC的輸出端與芯片PCl的輸入端相連，芯片PCl的輸出端與第一絕緣柵雙極型晶體管IGBTl的門極相連；所述的第二脈寬調(diào)制驅(qū)動(dòng)脈沖產(chǎn)生電路包括反向器U2C，反向器U2C的輸入端與芯片JPl的第7引腳相連，所述的反向器U2C的輸出端與芯片PC2的輸入端相連，芯片PC2的輸出端與第二絕緣柵雙極型晶體管IGBT2的門極相連；所述的第三脈寬調(diào)制驅(qū)動(dòng)脈沖產(chǎn)生電路包括反向器U3C，反向器 U3C的輸入端與芯片JPl的第8引腳相連，所述的反向器U3C的輸出端與芯片PC3的輸入端相連，芯片PC3的輸出端與第三絕緣柵雙極型晶體管IGBT3的門極相連；所述的第四脈寬調(diào)制驅(qū)動(dòng)脈沖產(chǎn)生電路包括反向器U4C，反向器U4C的輸入端與芯片JPl的第9引腳相連，所述的反向器U4C的輸出端與芯片PC4的輸入端相連，芯片PC4的輸出端與第四絕緣柵雙極型晶體管IGBT4的門極相連。 如圖1所示，所述的模擬量處理和保護(hù)電路3由輸入輸出電流采樣電路、輸入輸出電壓采樣電路和過(guò)流過(guò)壓保護(hù)電路電路組成。模擬量處理和保護(hù)電路3對(duì)雙向DC-DC變換器4進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并對(duì)其中的絕緣柵雙極型晶體管進(jìn)行保護(hù)。
權(quán)利要求1.一種基于雙向DC-DC變換器的車用太陽(yáng)能發(fā)電裝置，其特征在于包括雙向DC-DC 變換器(4)，其輸入端分別與車載光伏電池板組件(1)、脈寬調(diào)制驅(qū)動(dòng)脈沖產(chǎn)生電路(5)的輸出端相連，其輸出端與模擬量處理和保護(hù)電路(3)的輸入端相連，模擬量處理和保護(hù)電路 (3)的輸出端與DSP控制板(7)的輸入端相連，DSP控制板(7)的輸出端與脈寬調(diào)制驅(qū)動(dòng)脈沖產(chǎn)生電路(5)的輸入端相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于雙向DC-DC變換器的車用太陽(yáng)能發(fā)電裝置，其特征在于 所述的車載光伏電池板組件(1)通過(guò)車載光伏電池板組件接口電路(2)與雙向DC-DC變換器(4)的輸入端相連，所述的脈寬調(diào)制驅(qū)動(dòng)脈沖產(chǎn)生電路(5)由第一、二、三、四脈寬調(diào)制驅(qū)動(dòng)脈沖產(chǎn)生電路組成，所述的DSP控制板(7)通過(guò)DSP控制板接口電路(6)分別與第一、二、 三、四脈寬調(diào)制驅(qū)動(dòng)脈沖產(chǎn)生電路的輸入端相連，所述的模擬量處理和保護(hù)電路(3)的輸出端通過(guò)DSP控制板接口電路(6)與DSP控制板(7)的輸入端相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于雙向DC-DC變換器的車用太陽(yáng)能發(fā)電裝置，其特征在于所述的雙向DC-DC變換器(4)包括第一、二、三、四絕緣柵雙極型晶體管IGBT1、IGBT2、 IGBT3、IGBT4，第一、二、三、四絕緣柵雙極型晶體管IGBTl、IGBT2、IGBT3、IGBT4的門極分別與第一、二、三、四脈寬調(diào)制驅(qū)動(dòng)脈沖產(chǎn)生電路的輸出端相連，第一絕緣柵雙極型晶體管 IGBTl的集電極和發(fā)射極之間跨接二極管Si，第二絕緣柵雙極型晶體管IGBT2的集電極和發(fā)射極之間跨接二極管S2，第三絕緣柵雙極型晶體管IGBT3的集電極和發(fā)射極之間跨接二極管S3，第四絕緣柵雙極型晶體管IGBT4的集電極和發(fā)射極之間跨接二極管S4,電容Cl、 C2、C3、C4分別與第一、二、三、四絕緣柵雙極型晶體管IGBTl、IGBT2、IGBT3、IGBT4并聯(lián)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于雙向DC-DC變換器的車用太陽(yáng)能發(fā)電裝置，其特征在于 所述的DSP控制板接口電路(6)采用芯片JP1，芯片JPl的第6、7、8、9引腳分別與第一、二、 三、四驅(qū)動(dòng)脈沖產(chǎn)生電路的輸入端相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于雙向DC-DC變換器的車用太陽(yáng)能發(fā)電裝置，其特征在于 所述的第一脈寬調(diào)制驅(qū)動(dòng)脈沖產(chǎn)生電路包括反向器U1C，反向器UlC的輸入端與芯片JPl 的第6引腳相連，所述的反向器UlC的輸出端與芯片PCl的輸入端相連，芯片PCl的輸出端與第一絕緣柵雙極型晶體管IGBTl的門極相連；所述的第二脈寬調(diào)制驅(qū)動(dòng)脈沖產(chǎn)生電路包括反向器U2C，反向器U2C的輸入端與芯片JPl的第7引腳相連，所述的反向器U2C的輸出端與芯片PC2的輸入端相連，芯片PC2的輸出端與第二絕緣柵雙極型晶體管IGBT2的門極相連；所述的第三脈寬調(diào)制驅(qū)動(dòng)脈沖產(chǎn)生電路包括反向器U3C，反向器U3C的輸入端與芯片 JPl的第8引腳相連，所述的反向器U3C的輸出端與芯片PC3的輸入端相連，芯片PC3的輸出端與第三絕緣柵雙極型晶體管IGBT3的門極相連；所述的第四脈寬調(diào)制驅(qū)動(dòng)脈沖產(chǎn)生電路包括反向器U4C，反向器U4C的輸入端與芯片JPl的第9引腳相連，所述的反向器U4C的輸出端與芯片PC4的輸入端相連，芯片PC4的輸出端與第四絕緣柵雙極型晶體管IGBT4的門極相連。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于雙向DC-DC變換器的車用太陽(yáng)能發(fā)電裝置，其特征在于 所述的模擬量處理和保護(hù)電路(3)由輸入輸出電流采樣電路、輸入輸出電壓采樣電路和過(guò)流過(guò)壓保護(hù)電路電路組成。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種基于雙向DC-DC變換器的車用太陽(yáng)能發(fā)電裝置，包括雙向DC-DC變換器，其輸入端分別與車載光伏電池板組件、脈寬調(diào)制驅(qū)動(dòng)脈沖產(chǎn)生電路的輸出端相連，其輸出端與模擬量處理和保護(hù)電路的輸入端相連，模擬量處理和保護(hù)電路的輸出端與DSP控制板的輸入端相連，DSP控制板的輸出端與脈寬調(diào)制驅(qū)動(dòng)脈沖產(chǎn)生電路的輸入端相連。本實(shí)用新型采用雙向DC-DC變換器，當(dāng)太陽(yáng)能電池陣列工作在最大功率追蹤點(diǎn)、日光充足時(shí)，太陽(yáng)能電池陣列除了提供電能外，將多余的能量存儲(chǔ)至蓄電池組；反之，當(dāng)日光不充足時(shí)，雙向DC-DC變換器反向工作向負(fù)載提供電源，減少了相同負(fù)載條件下的蓄電池裝載量，提高了蓄電池利用效率和壽命。
文檔編號(hào)H02N6/00GK202218180SQ20112033286
公開(kāi)日2012年5月9日 申請(qǐng)日期2011年9月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月7日
發(fā)明者韋軍 申請(qǐng)人:中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第十六研究所