V2g雙向交直流轉(zhuǎn)換變流器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種V2G雙向交直流轉(zhuǎn)換變流器，其包括工作電路、信號(hào)采集電路和控制電路，所述工作電路包括與直流母線相連接的三相橋式逆變電路、與交流母線相連接的隔離變壓器和設(shè)置在所述三相橋式逆變電路和隔離變壓器之間的濾波電路，所述微處理器通過(guò)PWM驅(qū)動(dòng)電路連接所述逆變電路，所述控制電路連接有信號(hào)采集電路，并根據(jù)交直流混合微電網(wǎng)不同的運(yùn)行方式設(shè)有不同的控制方式，所述控制方式包括V?f控制方式和P?Q解耦控制方式。本發(fā)明通過(guò)合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和控制方式實(shí)現(xiàn)微電網(wǎng)內(nèi)雙向交直流能量轉(zhuǎn)換，維持交流母線和直流母線的電壓，提高V2G交直流混合微電網(wǎng)的工作效率。
【專利說(shuō)明】
V2G雙向交直流轉(zhuǎn)換變流器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種V2G雙向交直流轉(zhuǎn)換變流器，主要應(yīng)用于采用V2G技術(shù)的交直流混合微電網(wǎng)中交流母線與直流母線之間電能的轉(zhuǎn)換控制。
【背景技術(shù)】
[0002]V2G(車電互聯(lián)模式)是指乘用車與電網(wǎng)采用的是能量雙向流動(dòng)的控制技術(shù)，電動(dòng)車不但單向接收電網(wǎng)能量，必要時(shí)還可以向電網(wǎng)提供能量支撐，是未來(lái)智能電網(wǎng)的堅(jiān)強(qiáng)后盾。V2G技術(shù)是新能源汽車的方向，通過(guò)V2G技術(shù)，可以平滑電動(dòng)汽車充電對(duì)電網(wǎng)的沖擊，不僅可以使充電時(shí)間和充電功率可控，必要時(shí)還可以反向向電網(wǎng)放電，從而緩解電網(wǎng)的高峰壓力。
[0003]V2G技術(shù)的發(fā)展使電動(dòng)汽車發(fā)展迅速，從而帶動(dòng)采用V2G技術(shù)的交直流混合微電網(wǎng)的發(fā)展。傳統(tǒng)的交直流轉(zhuǎn)換變流器不能在孤網(wǎng)運(yùn)行與并網(wǎng)運(yùn)行兩種工作模式之間來(lái)回切換，且只能實(shí)現(xiàn)有功功率或者無(wú)功功率的設(shè)定，因此采用傳統(tǒng)的交直流轉(zhuǎn)換變流器將會(huì)影響V2G交直流混合微電網(wǎng)的工作效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了克服現(xiàn)有技術(shù)下的上述缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種V2G雙向交直流轉(zhuǎn)換變流器，該變流器解決了【背景技術(shù)】中所指出的不足，通過(guò)合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和控制方式實(shí)現(xiàn)微電網(wǎng)內(nèi)雙向交直流能量轉(zhuǎn)換，維持交流母線和直流母線的電壓，提高V2G交直流混合微電網(wǎng)的工作效率。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案是:
一種V2G雙向交直流轉(zhuǎn)換變流器，包括工作電路、信號(hào)采集電路和用于控制所述工作電路工作狀態(tài)的控制電路，所述工作電路包括與直流母線相連接的三相橋式逆變電路、與交流母線相連接的隔離變壓器和設(shè)置在所述三相橋式逆變電路和隔離變壓器之間的濾波電路，所述控制電路內(nèi)設(shè)有微處理器，所述微處理器通過(guò)PWM驅(qū)動(dòng)電路連接所述逆變電路，所述信號(hào)采集電路用于采集控制所需的實(shí)際運(yùn)行信號(hào)，例如所述工作電路的相關(guān)電信號(hào)，具體信號(hào)可以依據(jù)相關(guān)控制策略和控制方式確定，，以實(shí)時(shí)獲得相關(guān)各零部件的工作狀態(tài)和工作參數(shù)等，所述信號(hào)采集電路的輸出接入所述控制電路。
[0006]優(yōu)選的，所述直流母線與三相橋式逆變電路之間依次設(shè)有直流避雷器、直流斷路器、直流熔斷器、直流接觸器和直流濾波器，所述直流母線連接有直流預(yù)充電路和直流泄放電路。
[0007]優(yōu)選的，所述交流母線與隔離變壓器之間依次設(shè)有交流避雷器、交流斷路器、交流熔斷器和交流接觸器，所述交流母線連接有交流預(yù)充電路。
[0008]優(yōu)選的，所述控制電路設(shè)有二次輔助電源，所述二次輔助電源采用交直流混合供電方式，所述二次輔助電源的直流電源電壓范圍為200-1000V，所述二次輔助電源的交流電源電壓范圍為176-264V。
[0009]優(yōu)選的，所述控制電路還連接有交互電路，所述交互電路設(shè)有人機(jī)交互界面，所述人機(jī)交互界面包括顯示器和控制面板，所述控制面板上設(shè)有運(yùn)行指示燈、故障指示燈和緊急停機(jī)按鈕。
[0010]優(yōu)選的，所述三相橋式逆變電路包括三路并聯(lián)設(shè)置的橋臂單元，每一個(gè)所述橋臂單元均由兩個(gè)串聯(lián)設(shè)置的功率開關(guān)管組成，所述功率開關(guān)管反向并聯(lián)有二極管。
[0011 ] 優(yōu)選的，所述控制電路與上級(jí)控制設(shè)備通訊連接。
[0012]優(yōu)選的，所述PWM驅(qū)動(dòng)電路的驅(qū)動(dòng)信號(hào)由所述微處理器計(jì)算得出，所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)包括頻率信號(hào)和占空比信號(hào)，所述PffM驅(qū)動(dòng)電路連接所述功率開關(guān)管，控制所述功率開關(guān)管的開關(guān)動(dòng)作使所述三相逆變電路工作在逆變狀態(tài)或整流狀態(tài)。當(dāng)所述三相逆變電路工作在逆變狀態(tài)時(shí)，電能從所述直流母線流向所述交流母線；當(dāng)所述三相逆變電路工作在整流狀態(tài)時(shí)，電能從所述交流母線流向所述直流母線。
[0013]優(yōu)選的，所述控制電路根據(jù)交直流混合微電網(wǎng)不同的運(yùn)行方式設(shè)有不同的控制方式，所述控制方式包括v-f控制方式和P-Q解耦控制方式。當(dāng)所述交直流混合微電網(wǎng)孤網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，所述微處理器執(zhí)行V-f控制方式。當(dāng)所述交直流混合微電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，所述微處理器執(zhí)行P-Q解耦控制方式。當(dāng)所述交直流混合微電網(wǎng)由孤網(wǎng)模式向并網(wǎng)模式切換時(shí)，在孤網(wǎng)模式下所述微處理器采用V-f控制方式對(duì)并網(wǎng)模式下的電壓和相位進(jìn)行跟蹤，并網(wǎng)后所述微處理器將控制方式轉(zhuǎn)為P-Q解耦控制方式。所述交直流混合微電網(wǎng)由并網(wǎng)模式向孤網(wǎng)模式切換包括計(jì)劃性并網(wǎng)模式轉(zhuǎn)孤網(wǎng)模式切換和非計(jì)劃性并網(wǎng)模式轉(zhuǎn)孤網(wǎng)模式切換。計(jì)劃性并網(wǎng)模式轉(zhuǎn)孤網(wǎng)模式切換時(shí)所述微處理器的控制方式在接收到并網(wǎng)模式轉(zhuǎn)孤網(wǎng)模式的指令后由P-Q解耦控制方式轉(zhuǎn)為V-f控制方式;非計(jì)劃性并網(wǎng)模式轉(zhuǎn)孤網(wǎng)模式切換時(shí)所述微處理器的控制方式直接由P-Q解耦控制方式轉(zhuǎn)為V-f控制方式。
[0014]優(yōu)選的，通過(guò)調(diào)節(jié)所述三相橋式逆變電路輸出電壓與電流的相位夾角來(lái)實(shí)現(xiàn)所述V2G雙向交直流轉(zhuǎn)換變流器的P-Q解耦功能。
[0015]優(yōu)選的，所述V-f控制方式為:對(duì)工頻正弦波進(jìn)行離散化，獲得一個(gè)工頻周期內(nèi)若干離散時(shí)間點(diǎn)的正弦波數(shù)據(jù)，形成由該若干正弦波數(shù)據(jù)組成的正弦表數(shù)組sin[n]，依據(jù)正弦表數(shù)組形成對(duì)應(yīng)的矩形脈沖序列代替V-f控制所需工頻正弦波作為調(diào)制波，通過(guò)開關(guān)頻率和工頻頻率的關(guān)系得到一個(gè)工頻周期正弦表對(duì)應(yīng)的開關(guān)點(diǎn)數(shù)nf，以正弦表數(shù)組元素總數(shù)η和nf的倍數(shù)為實(shí)現(xiàn)工頻正弦波時(shí)正弦表指針移動(dòng)的步長(zhǎng)選取用于調(diào)制的矩形脈沖。
[0016]優(yōu)選的，所述P-Q解耦控制方式為:對(duì)工頻正弦波進(jìn)行離散化，獲得一個(gè)工頻周期內(nèi)若干離散時(shí)間點(diǎn)的正弦波數(shù)據(jù)，形成由該若干正弦波數(shù)據(jù)組成的正弦表數(shù)組sin[m]，依據(jù)該正弦表數(shù)組形成對(duì)應(yīng)的矩形脈沖序列代替P-Q解耦控制中電壓前饋部分所需工頻正弦波作為調(diào)制波，通過(guò)開關(guān)頻率和工頻頻率的關(guān)系得到一個(gè)工頻周期正弦表對(duì)應(yīng)的開關(guān)點(diǎn)數(shù)mf，以正弦表數(shù)組元素總數(shù)m和mf的倍數(shù)為實(shí)現(xiàn)工頻正弦波時(shí)正弦表指針移動(dòng)的步長(zhǎng)選取用于調(diào)制的矩形脈沖。
[0017]本發(fā)明的有益效果為:
1、本發(fā)明采用三相全橋雙向PWM變換，能實(shí)現(xiàn)雙向交直流能源轉(zhuǎn)換；
2、本發(fā)明采用一級(jí)變換器，拓?fù)浜?jiǎn)單，可靠性高；
3、本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了P-Q解耦的功能(四象限工作能力)；
4、本發(fā)明直流電網(wǎng)與交流電網(wǎng)之間采用隔離變壓器進(jìn)行電氣隔離，隔離變壓器還能夠進(jìn)行交直流之間的電壓匹配；
5、本發(fā)明直流側(cè)配置直流斷路器、直流熔斷器，交流側(cè)配置交流斷路器、交流熔斷器，可以實(shí)現(xiàn)過(guò)載過(guò)流保護(hù)；
6、本發(fā)明直流母線和交流母線均連接有預(yù)充電路，電網(wǎng)啟動(dòng)方式靈活，啟動(dòng)沖擊小；
7、本發(fā)明設(shè)置有人機(jī)交互界面可以隨時(shí)查看V2G雙向交直流轉(zhuǎn)換變流器的運(yùn)行信息，進(jìn)行相關(guān)參數(shù)設(shè)置和運(yùn)行操作；
8、本發(fā)明設(shè)有用于V2G雙向交直流轉(zhuǎn)換變流器與后臺(tái)管理系統(tǒng)之間進(jìn)行通訊的專用通訊接口，管理系統(tǒng)通過(guò)控制公共電網(wǎng)并網(wǎng)點(diǎn)(PCC開關(guān))處的通斷狀態(tài)實(shí)現(xiàn)V2G交直流混合微電網(wǎng)在孤網(wǎng)運(yùn)行與并網(wǎng)運(yùn)行兩種工作模式之間來(lái)回切換，實(shí)現(xiàn)無(wú)縫切換功能；
9、本發(fā)明設(shè)有專門的運(yùn)行指示燈和故障指示燈，用于指示設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)和故障狀態(tài)；
10、本發(fā)明設(shè)有緊急停機(jī)按鈕用于設(shè)備緊急停機(jī)，設(shè)有運(yùn)行/停止轉(zhuǎn)換開關(guān)限制設(shè)備運(yùn)行條件，使設(shè)備更加安全、穩(wěn)定、可靠運(yùn)行。
【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1是本發(fā)明的框架結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖；
圖2是本發(fā)明的電路圖；
圖3是本發(fā)明三相橋式逆變電路工作在有源逆變狀態(tài)下的電路簡(jiǎn)圖；
圖4是本發(fā)明三相橋式逆變電路工作在有源整流狀態(tài)下的電路簡(jiǎn)圖；
圖5是本發(fā)明四象限工作界限簡(jiǎn)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]參見圖1至圖2，本發(fā)明公開了一種V2G雙向交直流轉(zhuǎn)換變流器，包括工作電路、信號(hào)采集電路和用于控制所述工作電路工作狀態(tài)的控制電路，所述控制電路與信號(hào)采集電路通訊連接，所述控制電路內(nèi)設(shè)有微處理器，所述微處理器通過(guò)PWM驅(qū)動(dòng)電路連接所述逆變電路。
[0020]所述工作電路包括與直流母線相連接的三相橋式逆變電路5、與交流母線相連接的隔離變壓器7和設(shè)置在所述三相橋式逆變電路和隔離變壓器之間的濾波電路6。
[0021]所述三相橋式逆變電路為工作電路的核心，其調(diào)制比就是所述雙向逆變電路的調(diào)制比，其處于逆變狀態(tài)，雙向逆變電路就處于逆變狀態(tài)，其處于整流狀態(tài)，雙向逆變電路就處于整流狀態(tài)。所述三相橋式逆變電路包括三路并聯(lián)設(shè)置的橋臂單元，每個(gè)橋臂單元均由IGBT開關(guān)管和二極管反向并聯(lián)組成。其中，反向二極管的作用是防止被高的反向電壓擊穿，起續(xù)流保護(hù)作用；IGBT開關(guān)管的開通和關(guān)斷實(shí)現(xiàn)了能量的交直流變換和雙向流動(dòng)。所述三相橋式逆變電路采用強(qiáng)制風(fēng)冷的散熱方式，能夠保證良好的散熱，使電路能夠可靠、穩(wěn)定、高效地工作。
[0022]PffM驅(qū)動(dòng)電路連接所述三相橋式逆變電路，多路PWM輸出分別接到各個(gè)IGBT開關(guān)管的控制端。PWM驅(qū)動(dòng)電路發(fā)出PWM信號(hào)，PWM信號(hào)所攜帶的頻率或占空比信息由DSP微處理器計(jì)算得出，再經(jīng)PWM驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行控制信號(hào)放大，使輸出的控制信號(hào)可以驅(qū)動(dòng)IGBT開關(guān)管的動(dòng)作。PWM驅(qū)動(dòng)電路采用專用驅(qū)動(dòng)電路，可以使IGBT開關(guān)管工作在最優(yōu)狀態(tài)，同時(shí)所述驅(qū)動(dòng)電路還具有保護(hù)功能，根據(jù)所述信號(hào)采集電路采集到的IGBT開關(guān)管的狀態(tài)，在檢測(cè)到有異常時(shí)發(fā)出故障信號(hào)并關(guān)斷IGBT開關(guān)管。
[0023]所述濾波電路主要功能是將高頻的電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為諧波符合要求的正弦波，滿足國(guó)家公用電網(wǎng)質(zhì)量要求。
[0024]所述隔離變壓器的作用是將直流微電網(wǎng)與交流微電網(wǎng)隔離，同時(shí)進(jìn)行交直流之間的電壓匹配。
[0025]所述三相橋式逆變電路與直流母線之間設(shè)有直流避雷器1、直流斷路器2、直流熔斷器、直流接觸器3和直流濾波器4，所述直流母線還設(shè)有直流預(yù)充電路和直流泄放電路，使直流回路的啟動(dòng)方式靈活，減少啟動(dòng)沖擊小。
[0026]所述隔離變壓器與交流母線之間設(shè)有交流斷路器9、交流熔斷器、交流接觸器8和交流避雷器10，所述交流母線還設(shè)有交流預(yù)充電路，實(shí)現(xiàn)對(duì)交流回路的啟動(dòng)保護(hù)等。
[0027]所述信號(hào)采集電路主要包括數(shù)字信號(hào)采集模塊和模擬信號(hào)采集模塊，能夠?qū)崟r(shí)采集變流器內(nèi)各零部件的工作狀態(tài)。
[0028]所述控制電路為電控部分的核心，用于將信號(hào)采集電路送來(lái)的信號(hào)進(jìn)行計(jì)算得到目標(biāo)參量的處理結(jié)果數(shù)據(jù)并輸出驅(qū)使所述PWM驅(qū)動(dòng)電路按要求工作的控制信號(hào)。所述控制電路將處理結(jié)果數(shù)據(jù)與相對(duì)應(yīng)目標(biāo)參量的給定值進(jìn)行比較，當(dāng)超出設(shè)定范圍時(shí)發(fā)出警報(bào)信息;所述控制電路的微處理器采用工業(yè)級(jí)DSP芯片(TMS320F28335PGFA)，能夠?qū)崿F(xiàn)V2G雙向交直流轉(zhuǎn)換變流器的底層功能的支撐和控制，數(shù)值計(jì)算，邏輯判斷，電路故障判斷，電路保護(hù)及雙向通訊等功能。
[0029]所述雙向通訊功能借助與DSP芯片雙向通訊連接的通訊接口電路和開關(guān)量接口電路實(shí)現(xiàn)，可以實(shí)現(xiàn)V2G雙向交直流轉(zhuǎn)換變流器的控制功能。
[0030]所述通訊接口電路主要用于V2G雙向交直流轉(zhuǎn)換變流器與上級(jí)控制設(shè)備進(jìn)行通訊，能夠通過(guò)外部觸摸屏傳遞控制通訊信號(hào)。
[0031]所述開關(guān)量接口電路主要用于發(fā)出控制信息和接收開關(guān)量信號(hào)，從而判斷變流器內(nèi)部元件的狀態(tài)，進(jìn)而判斷微電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)。如通過(guò)接收PCC開關(guān)處的通斷狀態(tài)信號(hào)來(lái)檢測(cè)微電網(wǎng)的并網(wǎng)運(yùn)行或孤網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)。
[0032]所述V2G雙向交直流轉(zhuǎn)換變流器設(shè)有二次輔助電源，所述二次輔助電源采用交直流混合供電方式，即可以是直流電源，也可以是交流電源，且所述二次輔助電源的范圍很寬，直流電源的電壓范圍在200-1000V/dc，交流電源的電壓范圍在176-264V/ac。
[0033]如圖3所示，所述三相橋式逆變電路工作在有源逆變狀態(tài)下，直流母線側(cè)向交流母線釋放電能，通過(guò)對(duì)三相橋式逆變電路的控制，實(shí)現(xiàn)能量從DC到AC的轉(zhuǎn)換，從而獲得高質(zhì)量的三相交流電(UA /UB /UC /N)。當(dāng)V2G雙向交直流轉(zhuǎn)換變流器工作在孤網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，這部分電能可供給交流母線的負(fù)荷；當(dāng)V2G雙向交直流轉(zhuǎn)換變流器工作在并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，這部分電能除供給交流母線的負(fù)荷外還可以流向公共電網(wǎng)。
[0034]如圖4所示，所述三相橋式逆變電路工作在有源整流狀態(tài)下，交流母線側(cè)向直流母線釋放電能，通過(guò)對(duì)三相橋式逆變電路的控制，實(shí)現(xiàn)電能從AC到DC的轉(zhuǎn)變，從而獲得穩(wěn)定的直流電能供給直流母線用電設(shè)備。
[0035]通過(guò)調(diào)節(jié)所述三相橋式逆變電路輸出電壓與電流的相位夾角來(lái)實(shí)現(xiàn)V2G雙向交直流轉(zhuǎn)換變流器的P-Q解耦的功能(四象限工作能力)，其四象限工作界限簡(jiǎn)圖如圖5所示。
[0036]所述V2G雙向交直流轉(zhuǎn)換變流器根據(jù)交直流混合微電網(wǎng)不同的運(yùn)行方式有不同的控制方式:
1、所述交直流混合微電網(wǎng)孤網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，所述微處理器執(zhí)行V-f控制方式，V-f控制需要有工頻正弦波作為調(diào)制波，本發(fā)明中該調(diào)制波的形成方法為:對(duì)工頻正弦波(優(yōu)選為幅值為I的工頻正弦波)進(jìn)行離散化，獲得一個(gè)工頻周期內(nèi)若干(η個(gè))離散時(shí)間點(diǎn)的正弦波數(shù)據(jù)，形成由該若干正弦波數(shù)據(jù)組成的正弦表數(shù)組sin[n]，依據(jù)所述正弦表數(shù)組形成各離散時(shí)間點(diǎn)下的對(duì)應(yīng)于該離散時(shí)間點(diǎn)下工頻正弦波數(shù)據(jù)的矩形脈沖序列代替V-f控制所需工頻正弦波作為調(diào)制波，通過(guò)開關(guān)頻率和工頻頻率的關(guān)系得到一個(gè)工頻周期正弦表對(duì)應(yīng)的開關(guān)點(diǎn)數(shù)nf(即以一個(gè)工頻周期為單位的開關(guān)頻率數(shù)值)，以正弦表數(shù)組元素總數(shù)η和nf的倍數(shù)為實(shí)現(xiàn)工頻正弦波時(shí)正弦表指針移動(dòng)的步長(zhǎng)選取用于調(diào)制的矩形脈沖，由此從上述矩陣脈沖序列中選取了與開關(guān)信號(hào)時(shí)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的若干矩陣脈沖(矩陣脈沖子序列)，以此作為調(diào)制波與開關(guān)信號(hào)比較和調(diào)制輸出使其符合工頻正弦波形(包括位相相同)。而正弦表數(shù)組中的當(dāng)前數(shù)組指針sin-pointer按照一定的步長(zhǎng)變化，實(shí)現(xiàn)工頻調(diào)制波，用sin-pointer對(duì)應(yīng)的角度去更新鎖相角Θ。
[0037 ]以A相為例分析，三角載波周期對(duì)應(yīng)為周期計(jì)數(shù)值Counpr，A相導(dǎo)通脈沖時(shí)間對(duì)應(yīng)為脈沖計(jì)數(shù)CouncmpA，A相在正弦表數(shù)組中對(duì)應(yīng)的點(diǎn)數(shù)為nA，有CouncmpA=0.5 X Counpr (1+ma sin[nA])，B相和C相調(diào)制波也可從正弦表數(shù)組中進(jìn)行相應(yīng)的移點(diǎn)操作得到。
[0038]2、所述交直流混合微電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，微處理器快速地跟蹤功率變化，同時(shí)控制V2G雙向交直流轉(zhuǎn)換變流器直流母線的變化，滿足直流母線負(fù)載功率缺額;并網(wǎng)工作時(shí)，V2G雙向交直流轉(zhuǎn)換變流器可以執(zhí)行P-Q解耦控制方式，P-Q解耦控制需要通過(guò)坐標(biāo)變換將三相對(duì)稱靜止坐標(biāo)系下的變量變換成以電網(wǎng)基波電壓為基準(zhǔn)的同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的變量，變換之后，基波交流正弦量變?yōu)橥叫D(zhuǎn)坐標(biāo)系下的直流變量。P-Q解耦控制中電壓前饋部分也需要有工頻正弦波作為調(diào)制波，本專利設(shè)備中該調(diào)制波的形成方法與V-f控制中調(diào)制波的形成方法相同為:對(duì)工頻正弦波(為便于運(yùn)算，優(yōu)選設(shè)定為幅值為I的工頻正弦波)進(jìn)行離散化，獲得一個(gè)工頻周期內(nèi)若干離散時(shí)間點(diǎn)的正弦波數(shù)據(jù)，形成由該若干(m個(gè))正弦波數(shù)據(jù)組成的正弦表數(shù)組sin[m]，依據(jù)該正弦表數(shù)組形成對(duì)應(yīng)的矩形脈沖序列代替P-Q解耦控制中電壓前饋部分所需工頻正弦波作為調(diào)制波，通過(guò)開關(guān)頻率和工頻頻率的關(guān)系得到一個(gè)工頻周期正弦表對(duì)應(yīng)的開關(guān)點(diǎn)數(shù)mf，以正弦表數(shù)組元素總數(shù)m和mf(即以一個(gè)工頻周期為單位的開關(guān)頻率數(shù)值)的倍數(shù)為實(shí)現(xiàn)工頻正弦波時(shí)正弦表指針移動(dòng)的步長(zhǎng)選取用于調(diào)制的矩形脈沖;m和η均為大于I的整數(shù)。鎖相角Θ隨著電網(wǎng)電壓相位變化，用鎖相角度對(duì)應(yīng)于正弦表數(shù)組中的指針sin-pointerPQ當(dāng)前的數(shù)組指針sin-pointer及對(duì)應(yīng)的角度，實(shí)現(xiàn)參考調(diào)制波，將P-Q解耦電流環(huán)得到的調(diào)制波疊加到正弦表生成的參考調(diào)制波上，可得到P-Q解耦控制的輸出調(diào)制波，實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)模式的功率跟蹤。
[0039]3、所述交直流混合微電網(wǎng)由孤網(wǎng)模式向并網(wǎng)模式切換時(shí)，在孤網(wǎng)模式時(shí)所述微處理器采用V-f控制方式對(duì)并網(wǎng)模式下的電壓、相位進(jìn)行跟蹤，并網(wǎng)后，所述微處理器將控制方式轉(zhuǎn)為P-Q解耦控制方式。鎖相角Θ隨著電網(wǎng)電壓相位變化，計(jì)算Θ對(duì)應(yīng)于正弦表數(shù)組的指針sin-pointerPQ，用當(dāng)前數(shù)組指針sin-pointer追蹤sin-pointerPQ，過(guò)程中雙向逆變電路以V-f電壓源方式運(yùn)行，調(diào)制波生成依賴于sin-pointer的變化，當(dāng)兩個(gè)指針相等時(shí)，控制PCC點(diǎn)快速開關(guān)閉合，切換至并網(wǎng)運(yùn)行模式，參考調(diào)制波依賴于sin-pointerPQ(sin-pointer和sin-pointerPQ保持相等)的變化，在穩(wěn)定運(yùn)行之后，根據(jù)功率指令將P-Q解親電流環(huán)生成的調(diào)制波疊加在參考調(diào)制波上，實(shí)現(xiàn)功率跟蹤控制。
[0040]4、所述交直流混合微電網(wǎng)由并網(wǎng)模式向孤網(wǎng)模式切換時(shí)分為兩種情況:
(I)計(jì)劃性并網(wǎng)模式轉(zhuǎn)孤網(wǎng)模式切換:當(dāng)V2G雙向交直流轉(zhuǎn)換變流器接收到HMI觸摸屏或者后臺(tái)遙控指令‘并網(wǎng)轉(zhuǎn)孤網(wǎng)’時(shí)，設(shè)備將實(shí)施計(jì)劃性并網(wǎng)模式轉(zhuǎn)孤網(wǎng)模式切換操作，控制方式將轉(zhuǎn)到V-f控制方式，V2G系統(tǒng)無(wú)縫切換至孤網(wǎng)運(yùn)行。
[0041](2)非計(jì)劃性并網(wǎng)模式轉(zhuǎn)孤網(wǎng)模式切換:S卩PCC點(diǎn)突然掉電或者電網(wǎng)故障等原因造成PCC點(diǎn)失去電網(wǎng)電源，鎖相角度Θ對(duì)應(yīng)切換時(shí)刻的sin-pointer (此時(shí)sin-pointer和sin-pointerPQ仍相等)保持一個(gè)開關(guān)周期，sin-pointer不再追蹤sin-pointerPQ，參考調(diào)制波不依賴于sin-pointerPQ的變化，此時(shí)可控制PCC點(diǎn)快速開關(guān)斷開，V2G系統(tǒng)無(wú)縫切換至孤網(wǎng)運(yùn)行。sin-pointer根據(jù)切換時(shí)刻的指針值，按照一定的步長(zhǎng)變化，實(shí)現(xiàn)新的參考調(diào)制波，此時(shí)控制方式直接轉(zhuǎn)為V-f控制方式。
[0042]本發(fā)明公開的各優(yōu)選和可選的技術(shù)手段，除特別說(shuō)明外及一個(gè)優(yōu)選或可選技術(shù)手段為另一技術(shù)手段的進(jìn)一步限定外，均可以任意組合，形成若干不同的技術(shù)方案。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種V2G雙向交直流轉(zhuǎn)換變流器，其特征在于包括工作電路、信號(hào)采集電路和控制電路，所述工作電路包括與直流母線相連接的三相橋式逆變電路、與交流母線相連接的隔離變壓器和設(shè)置在所述三相橋式逆變電路和隔離變壓器之間的濾波電路，所述控制電路內(nèi)設(shè)有微處理器，所述微處理器通過(guò)PWM驅(qū)動(dòng)電路連接所述逆變電路，所述信號(hào)采集電路的信號(hào)輸出接入所述控制電路。2.如權(quán)利要求1所述的V2G雙向交直流轉(zhuǎn)換變流器，其特征在于所述三相橋式逆變電路包括三路并聯(lián)設(shè)置的橋臂單元，每一個(gè)所述橋臂單元均由兩個(gè)串聯(lián)設(shè)置的功率開關(guān)管組成，所述功率開關(guān)管反向并聯(lián)有二極管。3.如權(quán)利要求2所述的V2G雙向交直流轉(zhuǎn)換變流器，其特征在于所述直流母線與三相橋式逆變電路之間依次設(shè)有直流避雷器、直流斷路器、直流熔斷器、直流接觸器和直流濾波器，所述直流母線連接有直流預(yù)充電路和直流泄放電路。4.如權(quán)利要求3所述的V2G雙向交直流轉(zhuǎn)換變流器，其特征在于所述交流母線與隔離變壓器之間依次設(shè)有交流避雷器、交流斷路器、交流熔斷器和交流接觸器，所述交流母線連接有交流預(yù)充電路。5.如權(quán)利要求4所述的V2G雙向交直流轉(zhuǎn)換變流器，其特征在于所述控制電路設(shè)有二次輔助電源，所述二次輔助電源采用交直流混合供電方式，所述二次輔助電源的直流電源電壓范圍為200-1000V，所述二次輔助電源的交流電源電壓范圍為176-264V。6.如權(quán)利要求5所述的V2G雙向交直流轉(zhuǎn)換變流器，其特征在于所述控制電路還連接有交互電路，所述交互電路設(shè)有人機(jī)交互界面，所述人機(jī)交互界面包括顯示器和控制面板，所述控制面板上設(shè)有運(yùn)行指示燈、故障指示燈和緊急停機(jī)按鈕。7.如權(quán)利要求1-6中任意一項(xiàng)所述的V2G雙向交直流轉(zhuǎn)換變流器，其特征在于所述PWM驅(qū)動(dòng)電路的驅(qū)動(dòng)信號(hào)由所述微處理器計(jì)算得出，所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)包括頻率信號(hào)和占空比信號(hào)，所述PffM驅(qū)動(dòng)電路連接所述功率開關(guān)管，控制所述功率開關(guān)管的開關(guān)動(dòng)作使所述三相逆變電路工作在逆變狀態(tài)或整流狀態(tài)，當(dāng)所述三相逆變電路工作在逆變狀態(tài)時(shí)，電能從所述直流母線流向所述交流母線；當(dāng)所述三相逆變電路工作在整流狀態(tài)時(shí)，電能從所述交流母線流向所述直流母線。8.如權(quán)利要求7所述的V2G雙向交直流轉(zhuǎn)換變流器，其特征在于所述控制電路根據(jù)交直流混合微電網(wǎng)不同的運(yùn)行方式設(shè)有不同的控制方式，所述控制方式包括V-f控制方式和P-Q解耦控制方式，當(dāng)所述交直流混合微電網(wǎng)孤網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，所述微處理器執(zhí)行V-f控制方式，當(dāng)所述交直流混合微電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，所述微處理器執(zhí)行P-Q解耦控制方式，當(dāng)所述交直流混合微電網(wǎng)由孤網(wǎng)模式向并網(wǎng)模式切換時(shí)，在孤網(wǎng)模式下所述微處理器采用V-f控制方式對(duì)并網(wǎng)模式下的電壓和相位進(jìn)行跟蹤，并網(wǎng)后所述微處理器將控制方式轉(zhuǎn)為P-Q解耦控制方式，所述交直流混合微電網(wǎng)由并網(wǎng)模式向孤網(wǎng)模式切換包括計(jì)劃性并網(wǎng)模式轉(zhuǎn)孤網(wǎng)模式切換和非計(jì)劃性并網(wǎng)模式轉(zhuǎn)孤網(wǎng)模式切換，計(jì)劃性并網(wǎng)模式轉(zhuǎn)孤網(wǎng)模式切換時(shí)所述微處理器的控制方式在接收到并網(wǎng)模式轉(zhuǎn)孤網(wǎng)模式的指令后由P-Q解耦控制方式轉(zhuǎn)為V-f控制方式；非計(jì)劃性并網(wǎng)模式轉(zhuǎn)孤網(wǎng)模式切換時(shí)所述微處理器的控制方式直接由P-Q解耦控制方式轉(zhuǎn)為V-f控制方式。9.如權(quán)利要求8所述的V2G雙向交直流轉(zhuǎn)換變流器，其特征在于所述V-f控制方式為:對(duì)工頻正弦波進(jìn)行離散化，獲得一個(gè)工頻周期內(nèi)若干離散時(shí)間點(diǎn)的正弦波數(shù)據(jù)，形成由該若干正弦波數(shù)據(jù)組成的正弦表數(shù)組sin[n]，依據(jù)正弦表數(shù)組形成對(duì)應(yīng)的矩形脈沖序列代替V-f控制所需工頻正弦波作為調(diào)制波，通過(guò)開關(guān)頻率和工頻頻率的關(guān)系得到一個(gè)工頻周期正弦表對(duì)應(yīng)的開關(guān)點(diǎn)數(shù)nf，以正弦表數(shù)組元素總數(shù)η和nf的倍數(shù)為實(shí)現(xiàn)工頻正弦波時(shí)正弦表指針移動(dòng)的步長(zhǎng)選取用于調(diào)制的矩形脈沖。10.如權(quán)利要求8所述的V2G雙向交直流轉(zhuǎn)換變流器，其特征在于所述P-Q解耦控制方式為:對(duì)工頻正弦波進(jìn)行離散化，獲得一個(gè)工頻周期內(nèi)若干離散時(shí)間點(diǎn)的正弦波數(shù)據(jù)，形成由該若干正弦波數(shù)據(jù)組成的正弦表數(shù)組sin[m]，依據(jù)該正弦表數(shù)組形成對(duì)應(yīng)的矩形脈沖序列代替P-Q解耦控制中電壓前饋部分所需工頻正弦波作為調(diào)制波，通過(guò)開關(guān)頻率和工頻頻率的關(guān)系得到一個(gè)工頻周期正弦表對(duì)應(yīng)的開關(guān)點(diǎn)數(shù)mf，以正弦表數(shù)組元素總數(shù)m和mf的倍數(shù)為實(shí)現(xiàn)工頻正弦波時(shí)正弦表指針移動(dòng)的步長(zhǎng)選取用于調(diào)制的矩形脈沖。
【文檔編號(hào)】H02M7/797GK105870966SQ201610283131
【公開日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年5月3日
【發(fā)明人】孔啟翔, 彭以光, 龐先標(biāo), 王建強(qiáng), 杜宏
【申請(qǐng)人】北京北變微電網(wǎng)技術(shù)有限公司