專利名稱：放射狀直流微網(wǎng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電カ電子技術(shù)領(lǐng)域的集中分布直流電網(wǎng)，具體地，涉及ー種放射狀直流微網(wǎng)，其可將多路12V直流從輸入端升壓至120V直流送至儲(chǔ)能裝置，將多路120V直流從輸入端降壓至12V直流送至儲(chǔ)能裝置；或?qū)?2V直流從儲(chǔ)能裝置升壓至120V直流送至多路輸入端、將120V直流從儲(chǔ)能裝置降壓至12V直流送至多路輸入端。
背景技術(shù)：
放射狀直流微網(wǎng)是微電網(wǎng)重要組成部分。隨著我國微電網(wǎng)的迅猛發(fā)展，對于放射狀直流微網(wǎng)的需求越來越旺盛，對放射狀直流微網(wǎng)的功率傳輸?shù)撵`活性要求也越來越高。穩(wěn)定性好、功率傳輸靈活的放射狀直流微網(wǎng)符合微電網(wǎng)的發(fā)展要求，具有良好的應(yīng)用前景。為了完成雙向功率傳輸，放射狀直流微網(wǎng)可以采用帶隔離型的放射狀直流微網(wǎng)和非隔離型的放射狀直流微網(wǎng)。與帶隔離型的放射狀直流微網(wǎng)相比，非隔離型的放射狀直流微網(wǎng)方案具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉、電源利用率高和穩(wěn)定可靠的優(yōu)點(diǎn)。經(jīng)過對現(xiàn)有適合分布直流電網(wǎng)的接ロ技術(shù)的檢索發(fā)現(xiàn)，文章《永磁風(fēng)カ發(fā)電機(jī)分布式直流并網(wǎng)動(dòng)態(tài)電壓解耦補(bǔ)償控制》(《電機(jī)與控制學(xué)報(bào)》，20011第5期)中描述的直流變換器的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、功能不全、不能實(shí)現(xiàn)雙向功率參數(shù)、且效率較低、成本較高。為此需要采用新的放射狀直流微網(wǎng)，以便于簡化結(jié)構(gòu)、提高電源利用率、簡化控制、保證供電質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供ー種放射狀直流微網(wǎng)，其能夠?qū)崿F(xiàn)雙向直流功率傳輸，具有結(jié)構(gòu)簡単、控制簡便、成本低廉等優(yōu)點(diǎn)。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了ー種放射狀直流微網(wǎng)，其包括多個(gè)依次級聯(lián)的接ロ電路和一個(gè)儲(chǔ)能裝置，其中，各個(gè)接ロ電路的結(jié)構(gòu)相同，所述接ロ電路的輸入端與各自的直流電源的輸出端相連，輸出端與所述儲(chǔ)能裝置的輸入端相連；所述接ロ電路為雙向直流功率傳輸開關(guān)電路，包括第一電解電容、第二電解電容、第一電阻、第二電阻、第一電感、第二電感和八個(gè)IGBT,其中,所述第一電解電容正極與直流電源的輸入正極相連，其負(fù)極與直流電源的輸入負(fù)極相連；所述第二電解電容正極與直流電源的輸出正極相連，其負(fù)極與直流電源的輸出負(fù)極相連；所述第一電阻為穩(wěn)定電阻，其兩端與所述第一電解電容兩端并聯(lián)；所述第二電阻為穩(wěn)定電阻，其兩端與所述第二電解電容兩端并聯(lián)；所述第一電感兩端分別與第一節(jié)點(diǎn)和第三節(jié)點(diǎn)相連；所述第二電感兩端分別與第二節(jié)點(diǎn)和第四節(jié)點(diǎn)相連；第一 IGBT集電極與所述輸入正極相連，其發(fā)射極與所述第一節(jié)點(diǎn)相連；第二 IGBT集電極與所述第一節(jié)點(diǎn)相連，其發(fā)射極與所述輸入負(fù)極相連；第三IGBT集電極與所述輸入正極相連，其發(fā)射極與所述第二節(jié)點(diǎn)相連；第四IGBT集電極與所述第二節(jié)點(diǎn)相連，其發(fā)射極與所述輸入負(fù)極相連；第五IGBT集電極與所述輸出正極相連，其發(fā)射極與所述第三節(jié)點(diǎn)相連；第六IGBT集電極與所述第三節(jié)點(diǎn)相連，其發(fā)射極與所述輸出負(fù)極相連；第七IGBT集電極與所述輸出正極相連，其發(fā)射極與所述第四節(jié)點(diǎn)相連；第八IGBT集電極與所述第四節(jié)點(diǎn)相連，其發(fā)射極與所述輸出負(fù)極相連；其中，所述第一節(jié)點(diǎn)為所述第一 IGBT與所述第二 IGBT構(gòu)成的橋臂中點(diǎn)，所述第二節(jié)點(diǎn)為所述第三IGBT與所述第四IGBT構(gòu)成的橋臂中點(diǎn)，所述第三節(jié)點(diǎn)為所述第五IGBT與所述第六IGBT構(gòu)成的橋臂中點(diǎn)，所述第四節(jié)點(diǎn)為所述第七IGBT與所述第八IGBT構(gòu)成的橋臂中點(diǎn)；所述儲(chǔ)能裝置為包含多個(gè)接入端ロ的蓄 電池或大電容。根據(jù)上述的放射狀直流微網(wǎng)，其中，所述八個(gè)IGBT的門極接收PWM脈沖控制信號(hào)，當(dāng)?shù)谝?、三IGBT以一定占空比開通關(guān)斷，其余IGBT始終開通時(shí)，所述接ロ電路正向降壓；當(dāng)?shù)诙?、四IGBT以一定占空比開通關(guān)斷，其余IGBT始終開通時(shí)，所述接ロ電路正向升壓；當(dāng)?shù)?br> 五、七IGBT以一定占空比開通關(guān)斷，其余IGBT始終開通時(shí)，所述接ロ電路反向降壓；當(dāng)?shù)?br> 六、八IGBT以一定占空比開通關(guān)斷，其余IGBT始終開通時(shí)，所述接ロ電路正向降壓。根據(jù)上述的放射狀直流微網(wǎng)，其中，所述第一電解電容、第二電解電容的電容值為2200F，耐壓為 450V。根據(jù)上述的放射狀直流微網(wǎng)，其中，所述第一電阻、第二電阻的電阻值為200kQ，功率為2W。根據(jù)上述的放射狀直流微網(wǎng)，其中，所述第一電感、第二電感的電感值為ImH。根據(jù)上述的放射狀直流微網(wǎng)，其中，所述第一 IGBT、第二 IGBT、第三IGBT和第四IGBT的參數(shù)為耐流35A/100°C，耐壓為600V，開關(guān)頻率為20kHz。根據(jù)上述的放射狀直流微網(wǎng)，其中，所述單個(gè)接ロ電路的功率等級為5. OkW。因此，本發(fā)明的放射狀直流微網(wǎng)利用雙向可升降壓直流變電路將交流電壓轉(zhuǎn)換為可升降的直流電壓進(jìn)行處理，從而實(shí)現(xiàn)了雙向直流功率傳輸，其電路結(jié)構(gòu)簡單、控制簡便、輸出電壓穩(wěn)定性好，符合微電網(wǎng)的發(fā)展要求，且具有設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)新穎、通用性強(qiáng)、成本低廉等優(yōu)點(diǎn)。


圖I為本發(fā)明的放射狀直流微網(wǎng)的電路原理圖。
具體實(shí)施例方式以下將結(jié)合附圖對本發(fā)明的構(gòu)思、具體結(jié)構(gòu)及產(chǎn)生的技術(shù)效果作進(jìn)ー步說明，以充分地了解本發(fā)明的目的、特征和效果。如圖I所示，本發(fā)明為ー種可將多路12V直流從輸入端升壓至120V直流送至儲(chǔ)能裝置，將多路120V直流從輸入端降壓至12V直流送至儲(chǔ)能裝置；或?qū)?2V直流從儲(chǔ)能裝置升壓至120V直流送至多路輸入端、將120V直流從儲(chǔ)能裝置降壓至12V直流送至多路輸入端的放射狀直流微網(wǎng)，其包括多個(gè)依次級聯(lián)的接ロ電路1、2、…、n和一個(gè)儲(chǔ)能裝置，其中，各個(gè)接ロ電路的結(jié)構(gòu)相同，均為雙向直流功率傳輸開關(guān)電路。每個(gè)接ロ電路的輸入端與各自的直流電源的輸出端相連，輸出端與儲(chǔ)能裝置的輸入端相連。同時(shí)，單個(gè)接ロ電路功率等級為5. Okff0下面以接ロ電路I為例，詳述其具體電路結(jié)構(gòu)。
接ロ電路I為雙向直流功率傳輸開關(guān)電路，其包括第一電解電容El、第二電解電容E2、第一電阻R1、第二電阻R2、第一電感LI、第二電感L2和八個(gè)絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)。其中，第一電解電容El正極與直流電源的輸入正極Pl相連，其負(fù)極與直流電源的輸入負(fù)極NI相連；第二電解電容E2正極與直流電源的輸出正極P2相連，其負(fù)極與直流電源的輸出負(fù)極N2相連；第一電阻Rl為穩(wěn)定電阻，其兩端與第一電解電容El兩端并聯(lián)；第二電阻Rl為穩(wěn)定電阻，其兩端與第二電解電容E2兩端并聯(lián)；第一電感LI兩端分別與第一節(jié)點(diǎn)A和第三節(jié)點(diǎn)C相連；第ニ電感L2兩端分別與第二節(jié)點(diǎn)B和第四節(jié)點(diǎn)D相連；第一 IGBTSI集電極與輸入正極Pl相連，其發(fā)射極與第一節(jié)點(diǎn)A相連；第二 IGBT S2集電極與第一節(jié)點(diǎn)A相連，其發(fā)射極與輸入負(fù)極NI相連；第三IGBT S3集電極與輸入正極Pl相連，其發(fā)射極與第二節(jié)點(diǎn)B相連；第四IGBT S4集電極與第二節(jié)點(diǎn)B相 連，其發(fā)射極與輸入負(fù)極NI相連；第五IGBT S5集電極與輸出正極P2相連，其發(fā)射極與第三節(jié)點(diǎn)C連；第六IGBT S6集電極與第三節(jié)點(diǎn)C相連，其發(fā)射極與輸出負(fù)極N2相連；第七IGBT S7集電極與輸出正極P2相連，其發(fā)射極與第四節(jié)點(diǎn)D相連；第八IGBT S8集電極與第四節(jié)點(diǎn)D相連，其發(fā)射極與輸出負(fù)極N2相連。其中，第一節(jié)點(diǎn)A為第一 IGBT SI與第二 IGBT S2構(gòu)成的橋臂中點(diǎn)，第二節(jié)點(diǎn)B為第三IGBT S3與第四IGBT S4構(gòu)成的橋臂中點(diǎn)，第三節(jié)點(diǎn)C為第五IGBT S5與第六IGBT S6構(gòu)成的橋臂中點(diǎn)，第四節(jié)點(diǎn)D為第七IGBT S7與第八IGBT S8構(gòu)成的橋臂中點(diǎn)。儲(chǔ)能裝置為包含多個(gè)接入端ロ的蓄電池或大電容。具體地，在本發(fā)明中，所采用的各個(gè)器件的參數(shù)如下第一電解電容E1、第二電解電容E2的電容值為2200 ii F，耐壓為450V。第一電阻Rl、第二電阻R2的電阻值為200k Q，功率為2W。第一電感LI、第二電感L2的電感值為ImH。IGBT SI S4 為功率 IGBT，耐流 35A/100°C，耐壓 600V，開關(guān)頻率為 20kHz。在具體使用中，八個(gè)IGBT的門極接收PWM脈沖控制信號(hào)，并且使得八個(gè)IGBT安裝如下方式工作第一、三IGBT S1、S3以一定占空比開通關(guān)斷，其余IGBT始終開通時(shí)，接ロ電路正向降壓；第二、四IGBT S2、S4以一定占空比開通關(guān)斷，其余IGBT始終開通時(shí)，接ロ電路正向升壓；第五、七IGBT S5、S7以一定占空比開通關(guān)斷，其余IGBT始終開通時(shí)，接ロ電路反向降壓；第六、八IGBT S6、S8以一定占空比開通關(guān)斷，其余IGBT始終開通時(shí)，接ロ電路正向降壓。通過上述方式，本發(fā)明的放射狀直流微網(wǎng)實(shí)現(xiàn)了雙向直流功率傳輸。具體地，接ロ電路正向升壓時(shí)，可將12V直流從輸入端升壓至120V直流送至輸出端；接ロ電路正向降壓時(shí)，可將120V直流從輸入端降壓至12V直流送至輸出端；接ロ電路反向升壓時(shí)，可將12V直流從輸出端升壓至120V直流送至輸入端，接ロ電路反向降壓時(shí)，可將120V直流從輸出端降壓至12V直流送至輸入端。通過上述方式，本發(fā)明的多路接ロ電路工作時(shí)實(shí)現(xiàn)了直流電儲(chǔ)能和配電。本發(fā)明的放射狀直流微網(wǎng)，將輸入端(或儲(chǔ)能裝置)交流電壓變換為升高或降低的直流電壓送至輸出端(或儲(chǔ)能裝置)，同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)電路的雙向升降壓，通過各個(gè)接ロ電路與儲(chǔ)能裝置并聯(lián)，實(shí)現(xiàn)分布直流電的儲(chǔ)能與供電，且電路結(jié)構(gòu)簡單、控制簡便、設(shè)計(jì)新穎、成本低廉，具有很好的應(yīng)用前景。以上詳細(xì)描述了本發(fā)明的較佳具體實(shí)施例。應(yīng)當(dāng)理解，本領(lǐng)域的普通技術(shù)無需創(chuàng)造性勞動(dòng)就可以根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)思做出諸多修改和變化。因此，凡本技術(shù)領(lǐng)域中技術(shù)人員依本發(fā)明的構(gòu)思在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上通過邏輯分析、推理或者有限的實(shí)驗(yàn)可以得到的技術(shù)方案，皆應(yīng)在由權(quán)利要求書所確定的保 護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種放射狀直流微網(wǎng)，其特征在于，包括多個(gè)依次級聯(lián)的接口電路和一個(gè)儲(chǔ)能裝置，其中，各個(gè)接口電路的結(jié)構(gòu)相同，所述接口電路的輸入端與各自的直流電源的輸出端相連，輸出端與所述儲(chǔ)能裝置的輸入端相連； 所述接口電路為雙向直流功率傳輸開關(guān)電路，包括第一電解電容、第二電解電容、第一電阻、第二電阻、第一電感、第二電感和八個(gè)IGBT，其中，所述第一電解電容正極與直流電源的輸入正極相連，其負(fù)極與直流電源的輸入負(fù)極相連；所述第二電解電容正極與直流電源的輸出正極相連，其負(fù)極與直流電源的輸出負(fù)極相連；所述第一電阻為穩(wěn)定電阻，其兩端與所述第一電解電容兩端并聯(lián)；所述第二電阻為穩(wěn)定電阻，其兩端與所述第二電解電容兩端并聯(lián)；所述第一電感兩端分別與第一節(jié)點(diǎn)和第三節(jié)點(diǎn)相連；所述第二電感兩端分別與第二節(jié)點(diǎn)和第四節(jié)點(diǎn)相連；第一 IGBT集電極與所述輸入正極相連,其發(fā)射極與所述第一節(jié)點(diǎn)相連；第二 IGBT集電極與所述第一節(jié)點(diǎn)相連，其發(fā)射極與所述輸入負(fù)極相連；第三IGBT集電極與所述輸入正極相連，其發(fā)射極與所述第二節(jié)點(diǎn)相連；第四IGBT集電極與所述第二節(jié)點(diǎn)相連，其發(fā)射極與所述輸入負(fù)極相連 ’第五IGBT集電極與所述輸出正極相連，其發(fā)射極與所述第三節(jié)點(diǎn)相連；第六IGBT集電極與所述第三節(jié)點(diǎn)相連，其發(fā)射極與所述輸出負(fù)極相連；第七IGBT集電極與所述輸出正極相連，其發(fā)射極與所述第四節(jié)點(diǎn)相連；第八IGBT集電極與所述第四節(jié)點(diǎn)相連，其發(fā)射極與所述輸出負(fù)極相連； 其中，所述第一節(jié)點(diǎn)為所述第一 IGBT與所述第二 IGBT構(gòu)成的橋臂中點(diǎn)，所述第二節(jié)點(diǎn)為所述第三IGBT與所述第四IGBT構(gòu)成的橋臂中點(diǎn)，所述第三節(jié)點(diǎn)為所述第五IGBT與所述第六IGBT構(gòu)成的橋臂中點(diǎn)，所述第四節(jié)點(diǎn)為所述第七IGBT與所述第八IGBT構(gòu)成的橋臂中占. 所述儲(chǔ)能裝置為包含多個(gè)接入端口的蓄電池或大電容。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的放射狀直流微網(wǎng)，其特征在于，所述八個(gè)IGBT的門極接收PWM脈沖控制信號(hào)，當(dāng)?shù)谝?、三IGBT以一定占空比開通關(guān)斷，其余IGBT始終開通時(shí)，所述接口電路正向降壓；當(dāng)?shù)诙⑺腎GBT以一定占空比開通關(guān)斷，其余IGBT始終開通時(shí)，所述接口電路正向升壓；當(dāng)?shù)谖?、七IGBT以一定占空比開通關(guān)斷，其余IGBT始終開通時(shí)，所述接口電路反向降壓；當(dāng)?shù)诹薎GBT以一定占空比開通關(guān)斷，其余IGBT始終開通時(shí)，所述接口電路正向降壓。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的放射狀直流微網(wǎng)，其特征在于，所述第一電解電容、第二電解電容的電容值為2200F，耐壓為450V。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的放射狀直流微網(wǎng)，其特征在于，所述第一電阻、第二電阻的電阻值為200k Ω，功率為2W。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的放射狀直流微網(wǎng)，其特征在于，所述第一電感、第二電感的電感值為ImH。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的放射狀直流微網(wǎng)，其特征在于，所述第一IGBT、第二 IGBT、第三IGBT和第四IGBT的參數(shù)為耐流35A/100°C，耐壓為600V，開關(guān)頻率為20kHz。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的放射狀直流微網(wǎng)，其特征在于，所述單個(gè)接口電路的功率等級為5. Okff0
全文摘要
本發(fā)明公開一種放射狀直流微網(wǎng)，其包括多個(gè)依次級聯(lián)的接口電路和一個(gè)儲(chǔ)能裝置，其中，各個(gè)接口電路的結(jié)構(gòu)相同，所述接口電路的輸入端與各自的直流電源的輸出端相連，輸出端與所述儲(chǔ)能裝置的輸入端相連；所述儲(chǔ)能裝置為包含多個(gè)接入端口的蓄電池或大電容。本發(fā)明的放射狀直流微網(wǎng)利用雙向可升降壓直流變電路將交流電壓轉(zhuǎn)換為可升降的直流電壓進(jìn)行處理，從而實(shí)現(xiàn)了雙向直流功率傳輸，其電路結(jié)構(gòu)簡單、控制簡便、輸出電壓穩(wěn)定性好，符合微電網(wǎng)的發(fā)展要求，且具有設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)新穎、通用性強(qiáng)、成本低廉等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)H02M3/28GK102769382SQ20121024998
公開日2012年11月7日 申請日期2012年7月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月19日
發(fā)明者楊喜軍, 王男, 郜登科, 陸飛 申請人:上海交通大學(xué)