一種模塊化三電平儲(chǔ)能變流器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種模塊化三電平儲(chǔ)能變流器。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來(lái)，由于開(kāi)關(guān)電源成本壓力越來(lái)越大，以及相匹配的功率器件集成技術(shù)越來(lái)越成熟，其高功率密度趨勢(shì)也越來(lái)越明顯?；谀壳暗钠骷胶褪袌?chǎng)運(yùn)行情況，中點(diǎn)鉗位的三電平逆變拓?fù)涑蔀橹泄β誓孀兊母咝詢r(jià)比選擇。
[0003]現(xiàn)有的模塊化三電平儲(chǔ)能變流器，通常分為主電路和控制電路設(shè)計(jì)，主電路包括模塊化的功率模塊，電容，散熱器等，控制電路包括驅(qū)動(dòng)電路，采樣電路，通信電路等。其功能集成程度高，一旦出現(xiàn)故障，則整個(gè)變流器都無(wú)法工作，維護(hù)性較差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種模塊化三電平儲(chǔ)能變流器，用以解決現(xiàn)有技術(shù)維護(hù)性差的問(wèn)題。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的方案包括:
[0006]—種模塊化三電平儲(chǔ)能變流器，包括背板，背板上通過(guò)可拆卸電連接接口連接有主功率板、濾波板和數(shù)字控制板；所述主功率板上安裝三電平儲(chǔ)能變流器的主電路元件；所述濾波板上安裝濾波電感和濾波電容；所述數(shù)字控制板安裝處理器、采樣電路和SPffM輸出電路。
[0007]進(jìn)一步的，還包括檢測(cè)板，所述檢測(cè)板上安裝采樣信號(hào)的調(diào)理電路和邏輯信號(hào)的電平轉(zhuǎn)換電路，用于主功率板與數(shù)字控制板之間的信號(hào)交互。
[0008]進(jìn)一步的，所述主功率板包括獨(dú)立設(shè)置的第一主功率板和第二主功率板，第一主功率板上安裝逆變側(cè)和網(wǎng)側(cè)電流的采樣器件、控制輸出的繼電器和交直流端口處的熔斷器；所述第二主功率板包括直流母線支撐電容、IGBT功率器件和IGBT驅(qū)動(dòng)單元，所述IGBT驅(qū)動(dòng)單元設(shè)置在一個(gè)驅(qū)動(dòng)板上。
[0009]進(jìn)一步的，所述濾波板包括逆變側(cè)電感、網(wǎng)側(cè)電感和濾波電容包括逆變側(cè)電感和網(wǎng)側(cè)的濾波電容。
[0010]進(jìn)一步的，所述數(shù)字控制板的處理器由兩個(gè)DSP和一個(gè)CPLD構(gòu)成。
[0011]進(jìn)一步的，所述數(shù)字控制板還設(shè)有通信接口、開(kāi)入/開(kāi)出信號(hào)接口和并離網(wǎng)信號(hào)接口。
[0012]進(jìn)一步的，所述并離網(wǎng)信號(hào)接口包括離網(wǎng)同步信號(hào)接口、離網(wǎng)開(kāi)關(guān)機(jī)信號(hào)接口和并離網(wǎng)切換信號(hào)接口。
[0013]進(jìn)一步的，還包括顯示板，用于安裝LED指示燈。
[0014]進(jìn)一步的，背板上安裝用于標(biāo)識(shí)變流器地址的撥碼開(kāi)關(guān)。
[0015]本發(fā)明提出的模塊化三電平儲(chǔ)能變流器，各電路單元模塊化，在故障時(shí)，替換故障板卡即可，便于故障維修。而且各電路板卡按照特定功能進(jìn)行劃分，便于維護(hù)管理和查找故障。
【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1是實(shí)施例的系統(tǒng)框圖；
[0017]圖2是變流器對(duì)外接口示意圖；
[0018]圖3是處理器構(gòu)成和軟件框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。
[0020]本實(shí)施例中，變流器的主電路為基于三電平逆變技術(shù)平臺(tái)的單級(jí)雙向AC/DC儲(chǔ)能變流器模塊，內(nèi)部主電路采用“I”型三電平逆變拓?fù)?，模塊交流側(cè)接入三相三線制交流電網(wǎng)，直流側(cè)連接儲(chǔ)能電池，該模塊可四象限運(yùn)行，當(dāng)電池充電時(shí)，將網(wǎng)側(cè)交流整流成直流給儲(chǔ)能電池充電，當(dāng)電池放電時(shí)，則將直流逆變成交流回饋到電網(wǎng)。
[0021 ] 作為其他實(shí)施方式，也可以采用其他類型的三電平拓?fù)洹?br>[0022]具體的，如圖1，本實(shí)施例中，裝置內(nèi)部共有八塊電路板，分別是:主功率板1、主功率板2、濾波板、驅(qū)動(dòng)板、數(shù)字?jǐn)?shù)字控制板、檢測(cè)板、顯示板、背板，主功率板1、主功率板2、濾波板、數(shù)字?jǐn)?shù)字控制板、檢測(cè)板、顯示板和背板通過(guò)插接件組合在一起。本裝置采用模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)思想，每部分承擔(dān)相對(duì)獨(dú)立的工作。
[0023]下面分別介紹各電路板的功能。
[0024]1、主功率板I
[0025]主功率板I是“I”型三電平主拓?fù)涞闹匾M成部分，其中包括逆變側(cè)和網(wǎng)側(cè)電流的采樣器件、控制輸出的繼電器、交直流端口處的熔斷器。配合濾波板，主要完成濾波功能，同時(shí)該板為裝置提供穩(wěn)定可靠的輔助電源。
[0026]2、主功率板2
[0027]主功率板2是“I”型三電平主拓?fù)涞闹匾M成部分，其中包括直流母線支撐電容、IGBT功率器件、IGBT驅(qū)動(dòng)單元、IGBT吸收電路等組件，另外還包含散熱風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)、故障信號(hào)及電源等。主要完成DC/AC變換的功能。
[0028]3、濾波板
[0029]濾波板是“ I ”型三電平主拓?fù)涞闹匾M成部分，包括逆變側(cè)電感、網(wǎng)側(cè)電感和濾波電容包括逆變側(cè)電感和網(wǎng)側(cè)的濾波電容。配合主功率板I，主要完成濾波功能。
[0030]4、驅(qū)動(dòng)板
[0031]CPLD輸出12路SPffM信號(hào)，通過(guò)檢測(cè)板做邏輯處理和電平轉(zhuǎn)換后，送到IGBT驅(qū)動(dòng)板隔離放大，驅(qū)動(dòng)IGBT模塊的開(kāi)通與關(guān)斷。驅(qū)動(dòng)板安裝在主功率板2上。
[0032]5、數(shù)字?jǐn)?shù)字控制板
[0033]以“2DSP+CPLD”為核心，包括外圍電源和接口電路以及外擴(kuò)的EEPR0M、DAC等。如圖3，儲(chǔ)能變流器要求CPU快速響應(yīng)指令，為了滿足需求，采用“2DSP+CPLD”控制方案，其中一塊主控DSP主要完成控制算法功能以及信息交換，另外一塊邏輯DSP主要是執(zhí)行邏輯時(shí)序功能和通信數(shù)據(jù)交換，CPLD是DSP的邏輯執(zhí)行單元。實(shí)現(xiàn)如下功能:
[0034]模擬量采樣，包括:濾波電容電壓(三相)、逆變側(cè)電感電流(三相)、網(wǎng)側(cè)電感電流(三相)、直流正負(fù)母線電壓、電池電壓、電池電流及IGBT模塊溫度。
[0035]SPffM輸出，共12路，低電平0V，高電平+3.3V。
[0036]開(kāi)出，包括風(fēng)扇控制信號(hào)、交流側(cè)繼電器控制信號(hào)、直流側(cè)預(yù)充電回路繼電器控制信號(hào)、直流側(cè)繼電器控制信號(hào)。
[0037]開(kāi)入，包括散熱器過(guò)溫信號(hào)、風(fēng)扇故障信號(hào)、熔斷器故障等信號(hào)。
[0038]通訊接口，包括2路CAN和2路RS485。
[0039]信號(hào)接口，包括離網(wǎng)同步信號(hào)接口、離網(wǎng)開(kāi)關(guān)機(jī)信號(hào)接口、并離網(wǎng)切換信號(hào)接口。
[0040]如圖2，模塊對(duì)外有4組通訊接口，分別為CANl、CAN2、RS485A、RS485B，CANl連接電池管理系統(tǒng)(BMS)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電池的保護(hù)性充放電；CAN2連接后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)，用于傳輸實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，多模塊并聯(lián)時(shí)實(shí)現(xiàn)模塊均流控制；RS485A連接本地顯示單元，用于傳輸模塊運(yùn)行數(shù)據(jù)；RS485B為預(yù)留通訊接口。
[0041]如圖2，模塊對(duì)外有3組信號(hào)接口，分別為離網(wǎng)同步信號(hào)接口(多模塊并聯(lián)離網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，通過(guò)該接口，使各模塊時(shí)鐘信號(hào)保持一致)、離網(wǎng)開(kāi)關(guān)機(jī)信號(hào)接口(多模塊并聯(lián)離網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，通過(guò)該接口，解決啟動(dòng)時(shí)差問(wèn)題)、并離網(wǎng)切換信號(hào)接口(通過(guò)該接口，可實(shí)現(xiàn)并離網(wǎng)切換功能)。
[0042]6、檢測(cè)板
[0043]檢測(cè)板連接主功率板I和數(shù)字?jǐn)?shù)字控制板，主要包含采樣信號(hào)的調(diào)理電路和邏輯信號(hào)的電平轉(zhuǎn)換電路，主要功能是將主功率板I采集到的電壓、電流、溫度信號(hào)經(jīng)過(guò)檢測(cè)板差分運(yùn)放處理后發(fā)送至數(shù)字控制板，將數(shù)字控制板輸出的SPWM、控制信號(hào)經(jīng)過(guò)電路推挽放大及信號(hào)電平轉(zhuǎn)換后接至主功率板I。檢測(cè)板主要包括接口電路、電源電路、采樣電路及信號(hào)轉(zhuǎn)換電路。
[0044]7、顯示板
[0045]通過(guò)顯示板上安裝的兩個(gè)LED指示燈(一個(gè)紅燈，一個(gè)綠燈)，用來(lái)標(biāo)識(shí)裝置當(dāng)前工作狀態(tài)。
[0046]綠燈常亮，紅燈熄滅:正常運(yùn)行；
[0047]綠燈秒閃，紅燈熄滅:待機(jī)；
[0048]綠燈紅燈全常亮:通訊故障；
[0049]紅燈常亮，綠燈熄滅:故障或告警。
[0050]8、背板
[0051]安裝用于標(biāo)識(shí)裝置地址的撥碼開(kāi)關(guān)。
[0052]以上給出了本發(fā)明涉及的具體的實(shí)施方式，但本發(fā)明不局限于所描述的實(shí)施方式，比如主功率板I和主功率板2可以一體設(shè)置；再如，檢測(cè)板和數(shù)字控制板可以合并為一塊板卡以節(jié)省空間；或者顯示板也可以不設(shè)。
[0053]在本發(fā)明給出的思路下，采用對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言容易想到的方式對(duì)上述實(shí)施例中的技術(shù)手段進(jìn)行變換、替換、修改，并且起到的作用與本發(fā)明中的相應(yīng)技術(shù)手段基本相同、實(shí)現(xiàn)的發(fā)明目的也基本相同，這樣形成的技術(shù)方案是對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行微調(diào)形成的，這種技術(shù)方案仍落入本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種模塊化三電平儲(chǔ)能變流器，其特征在于，包括背板，背板上通過(guò)可拆卸電連接接口連接有主功率板、濾波板和數(shù)字控制板；所述主功率板上安裝三電平儲(chǔ)能變流器的主電路元件；所述濾波板上安裝濾波電感和濾波電容；所述數(shù)字控制板安裝處理器、采樣電路和SPffM輸出電路。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種模塊化三電平儲(chǔ)能變流器，其特征在于，還包括檢測(cè)板，所述檢測(cè)板上安裝采樣信號(hào)的調(diào)理電路和邏輯信號(hào)的電平轉(zhuǎn)換電路，用于主功率板與數(shù)字控制板之間的信號(hào)交互。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種模塊化三電平儲(chǔ)能變流器，其特征在于，所述主功率板包括獨(dú)立設(shè)置的第一主功率板和第二主功率板，第一主功率板上安裝逆變側(cè)和網(wǎng)側(cè)電流的采樣器件、控制輸出的繼電器和交直流端口處的熔斷器；所述第二主功率板包括直流母線支撐電容、IGBT功率器件和IGBT驅(qū)動(dòng)單元，所述IGBT驅(qū)動(dòng)單元設(shè)置在一個(gè)驅(qū)動(dòng)板上。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種模塊化三電平儲(chǔ)能變流器，其特征在于，所述濾波板包括逆變側(cè)電感、網(wǎng)側(cè)電感和濾波電容。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種模塊化三電平儲(chǔ)能變流器，其特征在于，所述數(shù)字控制板的處理器由兩個(gè)DSP和一個(gè)CPLD構(gòu)成。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種模塊化三電平儲(chǔ)能變流器，其特征在于，所述數(shù)字控制板還設(shè)有通信接口、開(kāi)入/開(kāi)出信號(hào)接口和并離網(wǎng)信號(hào)接口。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種模塊化三電平儲(chǔ)能變流器，其特征在于，所述并離網(wǎng)信號(hào)接口包括離網(wǎng)同步信號(hào)接口、離網(wǎng)開(kāi)關(guān)機(jī)信號(hào)接口和并離網(wǎng)切換信號(hào)接口。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種模塊化三電平儲(chǔ)能變流器，其特征在于，還包括顯示板，用于安裝LED指示燈。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種模塊化三電平儲(chǔ)能變流器，其特征在于，背板上安裝用于標(biāo)識(shí)變流器地址的撥碼開(kāi)關(guān)。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種模塊化三電平儲(chǔ)能變流器，包括背板，背板上通過(guò)可拆卸電連接接口連接有主功率板、濾波板和數(shù)字控制板；所述主功率板上安裝三電平儲(chǔ)能變流器的主電路元件；所述濾波板上安裝濾波電感和濾波電容；所述數(shù)字控制板安裝處理器、采樣電路和SPWM輸出電路。本發(fā)明提出的模塊化三電平儲(chǔ)能變流器，各電路單元模塊化，在故障時(shí)，替換故障板卡即可，便于故障維修。而且各電路板卡按照特定功能進(jìn)行劃分，便于維護(hù)管理和查找故障。
【IPC分類】H02M7/00
【公開(kāi)號(hào)】CN105226961
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510630865
【發(fā)明人】馬瑞, 高鵬, 胡麗明, 陳常曦, 王翼, 王濤, 劉建鵬, 于文杰, 陳天錦, 曹智慧, 魏眾, 陳洪杰
【申請(qǐng)人】許繼電源有限公司, 許繼電氣股份有限公司, 許繼集團(tuán)有限公司, 國(guó)家電網(wǎng)公司
【公開(kāi)日】2016年1月6日
【申請(qǐng)日】2015年9月29日