一種新型多端口新能源發(fā)電模擬電源裝置的制造方法
【專利說明】一種新型多端口新能源發(fā)電模擬電源裝置
[0001]
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及中、低壓直流系統(tǒng)測試技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種新型多端口新能源發(fā)電模擬電源裝置。
[0003]
【背景技術(shù)】
[0004]光伏電池模擬器是用來模擬光伏電池板的電氣設(shè)備，在光伏發(fā)電領(lǐng)域里可以用光伏模擬器模擬包括不同廠家類型的太陽電池片或太陽電池組件的電氣性能，如最大功率，最大電流，最大功率點1-V曲線等。這些參數(shù)不僅能夠從一定程度上檢測變換器的性能，也關(guān)系到光伏變換器出廠的資格認(rèn)證。因此，一臺可靠的光伏模擬器，不僅有助于光伏逆變器產(chǎn)品研制，更關(guān)系到產(chǎn)品的品質(zhì)和制造廠商的利潤和信譽。
[0005]電池模擬器是用來模擬不同參數(shù)類型的電池，包括鋰電池、鉛酸電池、超級電容等，可以用來測試儲能變流器(PCS)的電氣性能，如充放電功率，電池充放電效率，電池充放電轉(zhuǎn)換時間等。這些測試不僅可以模擬多種電池類型(如鉛酸電池、鋰電池、鈉流電池等)，也可以模擬多組電池串聯(lián)或并聯(lián)的電氣特性能夠。使用電池模擬器來測試裝置的電氣性能，可以對被測試裝置提供完善的保護(hù)功能，解決保護(hù)被測試設(shè)備和研制人員的安全問題。
[0006]現(xiàn)有光伏模擬器或電池模擬器都是單一裝置，即裝置只具有光伏電池模擬功能或電池模擬功能。在大多數(shù)情況下，裝置不能同時具備兩種模擬功能，或者單套裝置的兩種功能同時使用。在對微電網(wǎng)應(yīng)用的裝置測試平臺，同時使用兩種不同類型的裝置來測試變換器設(shè)備，會增加功率變換環(huán)節(jié)，結(jié)果會系統(tǒng)的損耗，降低系統(tǒng)效率。對用戶來說，如果一臺裝置同時具備光伏電池板模擬和電池模擬功能，將大大降低測試平臺的成本，提高設(shè)備的效率，降低測試電源裝置的占地面積。
[0007]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的在于提供一種新型多端口新能源發(fā)電模擬電源裝置，該裝置同時具備光伏電池板模擬和電池模擬功能，能夠大大降低微電網(wǎng)測試平臺成本，提高設(shè)備的工作效率，降低測試電源裝置的占地面積。
[0009]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案:
一種新型多端口新能源發(fā)電模擬電源裝置，包括串聯(lián)連接的AC/DC變換器和DC/DC變換器；所述的DC/DC變換器包括用于光伏電池模擬功能的第一 DC/DC變換器、用于儲能電池模擬功能的第二 DC/DC變換器、用于第一 DC/DC變換器與第二 DC/DC變換器相互交換功率的平衡橋電路和開關(guān)元件；所述的AC/DC變換器的輸入端與交流電源相連，輸出端分別與第一 DC/DC變換器、第二 DC/DC變換器的輸入端相連，AC/DC變換器用于同時為第一 DC/DC變換器和第二 DC/DC變換器穩(wěn)定可靠的直流電壓。
[0010]所述的平衡橋電路包括絕緣柵雙極型晶體管S1、絕緣柵雙極型晶體管S2和電感LO ;所述的開關(guān)元件包括第一開關(guān)K1、第二開關(guān)K2和第三開關(guān)K3。
[0011]所述的絕緣柵雙極型晶體管SI，其集電極接第一 DC/DC變換器的正向輸入端；其基極由外部獨立電路驅(qū)動；其發(fā)射極經(jīng)電感L0、第一開關(guān)Kl接第一 DC/DC變換器的負(fù)向輸入端，其發(fā)射極還經(jīng)電感L0、第一開關(guān)Kl接第二 DC/DC變換器的正向輸入端。
[0012]所述的絕緣柵雙極型晶體管S2，其集電極經(jīng)電感L0、第一開關(guān)Kl接第二 DC/DC變換器的正向輸入端；其基極由外部獨立電路驅(qū)動；其發(fā)射極接第二 DC/DC變換器的負(fù)向輸入端。
[0013]所述的第一 DC/DC變換器，其正向輸出端接第一測試負(fù)載的正向輸入端，其負(fù)向輸出端經(jīng)第二開關(guān)K2接第一測試負(fù)載的負(fù)向輸入端；所述的第二 DC/DC變換器，其正向輸出端經(jīng)第二開關(guān)K2接第二測試負(fù)載的正向輸入端，其負(fù)向輸出端經(jīng)第三開關(guān)K3接第二測試負(fù)載的負(fù)向輸入端。
[0014]進(jìn)一步的，所述的第一 DC/DC變換器和第二 DC/DC變換器分別采用buck電路、boost電路、buck-boost電路中的任意一種。
[0015]所述的buck電路包括電解電容Cl、絕緣柵雙極型晶體管S3、二極管Dl、電感LI和電解電容C2 ;所述絕緣柵雙極型晶體管S3，其基極由外部獨立電路驅(qū)動工其集電極接電解電容Cl的正極，其發(fā)射極接二極管Dl的陰極；所述二極管Dl的陽極接電解電容Cl的負(fù)極；所述電感LI的兩端分別與二極管Dl的陰極、電解電容C2的陽極相連；電解電容C2的負(fù)極與二極管Dl的陽極相連；電解電容Cl的正、負(fù)極兩端分別作為該buck電路的正向輸入端、負(fù)向輸入端；電解電容C2的正、負(fù)極兩端分別作為該buck電路的正向輸入端、負(fù)向輸出端。
[0016]所述boost電路包括電解電容C3、電感L2、絕緣柵雙極型晶體管S4、二極管D2和電解電容C4 ；電解電容C3的正極經(jīng)電感L2與絕緣柵雙極型晶體管S4的集電極相連，絕緣柵雙極型晶體管S4的集電極還與二極管D2的陽極相連，絕緣柵雙極型晶體管S4的發(fā)射極分別與電解電容C3、C4的負(fù)極相連，絕緣柵雙極型晶體管S4基極由外部獨立電路驅(qū)動；二極管D2的陰極接電解電容C4的正極；電解電容C3的正、負(fù)極兩端分別作為該boost電路的正向輸入端、負(fù)向輸入端；電解電容C4的正、負(fù)極兩端分別作為該boost電路的正向輸入端、負(fù)向輸出端。
[0017]所述buck-boost電路包括電解電容C5、絕緣柵雙極型晶體管S5、電感L3、絕緣柵雙極型晶體管S6和電解電容C6 ;所述絕緣柵雙極型晶體管S5，其基極由外部獨立電路驅(qū)動，其集電極接電解電容C5的正極，其發(fā)射極接絕緣柵雙極型晶體管S6的集電極；所述絕緣柵雙極型晶體管S6，其基極由外部獨立電路驅(qū)動，其發(fā)射極接電解電容C6的負(fù)極；所述電感L3，其一端連接在絕緣柵雙極型晶體管S5與絕緣柵雙極型晶體管S6之間的節(jié)點上，另一端分別與電解電容C5的負(fù)極、電解電容C6的正極相連；電解電容C5的正、負(fù)極兩端分別作為該buck-boost電路的正向輸入端、負(fù)向輸入端；電解電容C6的正、負(fù)極兩端分別作為該buck-boost電路的正向輸入端、負(fù)向輸出端。
[0018]由以上技術(shù)方案可知，和現(xiàn)有技術(shù)中的電源模擬器相比，本發(fā)明設(shè)計實現(xiàn)了多端口光伏或電池模擬器，使同一裝置同時具有光伏電池模擬功能和儲能電池模擬功能。本發(fā)明的光伏或電池模擬裝置對微電網(wǎng)之間功率能夠內(nèi)部循環(huán)，降低了系統(tǒng)運行損耗，增加了系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性。本發(fā)明采用的第一 DC/DC變換器和第二 DC/DC變換器具有電路結(jié)構(gòu)簡單、容易實現(xiàn)等特點。此外，和現(xiàn)有的斬波電路不同，本發(fā)明所述模擬電源裝置的輸出端電流、電壓連續(xù)，在較大功率場合也能穩(wěn)定應(yīng)用。綜上所述，該裝置同時具備光伏電池板模擬和儲能電池模擬功能，能夠大大降低微電網(wǎng)測試平臺成本，提高設(shè)備的工作效率，降低測試電源裝置的占地面積。
[0019]
【附圖說明】
[0020]圖1是本發(fā)明多端口新能源發(fā)電模擬電源裝置的原理框圖；
圖2是本發(fā)明平衡橋電路的工作模態(tài)一的電路原理圖；
圖3是本發(fā)明中平衡橋電路的工作模態(tài)二的電路原理圖；
圖4是本發(fā)明中DC/DC變換器所采用的buck電路的電路原理圖；
圖5是本發(fā)明中DC/DC變換器所采用的boost電路的電路原理圖；
圖6是本發(fā)明中DC/DC變換器所采用的buck-boost電路的電路原理圖。
[0021]
【具體實施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步說明:
如圖1所示的一種新型多端口新能源發(fā)電模擬電源裝置，包括串聯(lián)連接的AC/DC變換器和DC/DC變換器。所述的DC/DC變換器包括用于光伏電池模擬功能的第一 DC/DC變換器、用于儲能電池模擬功能的第二 DC/DC變換器、用于第一 DC/DC變換器與第二 DC/DC變換器相互交換功率的平衡橋電路和開關(guān)元件；所述的AC/DC變換器的輸入端與交流電源相連，輸出端分別與第一 DC/DC變換器、第二 DC/DC變換器的輸入端相連，AC/DC變換器用于同時為第一 DC/DC變換器和第二 DC/DC變換器穩(wěn)定可靠的直流電壓。第一和第二 DC/DC變換器共用一個AC/DC變換器，與傳統(tǒng)兩個裝置分別使用兩個AC/DC相比，這不僅能夠降低系統(tǒng)成本和復(fù)雜程度，還能夠提高裝置的經(jīng)濟(jì)效益。第一 DC/DC變換器和第二 DC/DC變換器的輸出端分別連接到第一測試負(fù)載和第二測試負(fù)載。
[0023]如圖2和圖3所示，IGBT模塊(絕緣柵雙極型晶體管)S1、IGBT (絕緣柵雙極型晶體管)S2和電感LO組成雙向平衡橋電路，該雙向平衡橋電路的功能