教学逆变系统模块的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于电子技术领域，具体涉及一种新型教学逆变系统模块。
【背景技术】
[0002] 微网是智能电网发展的一个重要方面，向大学生展示并教授由光伏、风力发电等 装置组成的微网知识，对推动我国智能电网发展起着至关重要的作用。研制用于教学的包 含光伏、风力发电、储能等装置的微网实验平台，对分布式电源及智能电网都有着极其有效 的推广作用。
[0003] 微网实验平台主要包括太阳能发电、风力发电、储能、单相变频逆变、三相并网逆 变、直流电机驱动、直流负载等。要想使实验平台中各个部分组成微网，在一个系统中同时 运行，需要将光伏、风机、蓄电池等连接到一个统一的母线上。目前主要有交流和直流两种 母线类型。交流母线与传统电网更为贴近，在保证该母线电压、频率、相位与电网相同时，即 可并网，但需要利用逆变装置将直流电流逆变成交流电流。直流母线较交流母线，控制上相 对容易，功率及电压控制均可归结为直流母线电压控制，采用DC/DC电路就可将微网中新 能源发出的电能并入到直流母线上。微网实验平台中的光伏、蓄电池、超级电容等均为直流 型器件，采用直流母线较为合适。直流母线电压选择为48V，主要基于以下两点考虑：
[0004] (1)、该实验平台做为学生科研学习的试验平台，电压超过安全电压太高则很难保 证学生实验时候安全。
[0005] (2)、实验平台功率要能达到500W，直流母线电压较低时，直流电流要较大才能达 到额定功率，这将增加实验平台的成本。实验平台采用48V直流母线标准，最大电流可达到 20A〇
[0006] 为让学生直观的了解到各种新能源的特性及其换流电路，将各个功能电路以模块 化的形式区分开来，该实验平台可划分成以下几个模块：太阳能发电模块、风力发电模块、 储能模块、单相逆变模块、三相并网模块及直流负载模块。
[0007] 太阳能发电模块利用DC/DC电路将光伏电能传输到直流母线上，并可利用该DC/ DC电路实现MPPT功能。风机发出三相交流电流，通过整流桥后变成直流，然后再利用DC/ DC电路将风机发出的电能传输到直流母线上，该模块同样需要实现MPPT功能。储能模块的 储能设备主要是蓄电池和超级电容，二者可利用同类型的DC/DC电路，实现储能模块与直 流母线能量传递。三相逆变模块，主要将直流电能转换成三相交流电能传送到电网或是三 相负载上，该逆变模块还可将三相电网上电能通过PWM整流方式传输到直流母线上，供实 验平台上直流用电设备使用。其余的用电设备多通过单相逆变模块及DC/DC模块与直流母 线相连。实验平台结构图如图1所示。
[0008]图1所示的实验平台中太阳能发电模块、风力发电模块、储能模块及直流负载模 块、三相逆变模块均需要MOSFET驱动电路、电压电流采样调理电路，主控制板等。如果每个 模块都独立布置这些电路，既耗时，又不利于学生理解电路中各个功能。所以有必要将各个 模块中的功能细化，将实现同样功能的电路做成模块，将各个功能模块组成图1中所示的 各个模块；为了能更有利于教学和实训特开发了本教学逆变系统模块。
【发明内容】
[0009] 本发明的目的在于提供一种用于直流微网系统，可工作在PffM整流、并网逆变及 独立逆变状态下的能量可双向流动的教学逆变系统模块。
[0010] 为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：教学逆变系统模块，包括主控 制器、直流接触器、IPM逆变器、滤波电路、隔离变压器、直流接触器驱动、电压电流采样电路 I、调理电路I、IPM驱动电路、保护逻辑电路、电压电流采样电路II、调理电路II、A/D转换 器、交流接触器和交流接触器驱动；所述IPM逆变器通过直流接触器与直流母线相连，所述 直流接触器通过直流接触器驱动与主控制器相连，所述IPM逆变器通过滤波电路及隔离变 压器后，分别经过交流接触器后与负载及电网相连，所述交流接触器通过交流接触器驱动 与主控制器相连，所述IPM逆变器通过IPM驱动电路和保护逻辑电路与主控制器相连，所述 直流接触器和IPM逆变器之间连接电压电流采样电路I，所述电压电流采样电路I连接到调 理电路I，所述调理电路I分别连接到保护逻辑电路和A/D转换器，所述滤波电路和隔离变 压器之间连接电压电流采样电II，所述电压电流采样电路II连接到调理电路II，调理电路 II分别连接到A/D转换器和主控制器，所述A/D转换器与主控制器相连。
[0011] 优选地，所述主控制器采用型号为TMS320F28335的DSP处理器。
[0012] 优选地，所述IPM逆变器采用IGBT器件作为开关器件。
[0013] 优选地，所述IPM逆变器采用型号为PM50RLA120的IPM。
[0014] 优选地，所述电压电流采样电路分别采用电压传感器和电流传感器进行电压电流 米样。
[0015] 优选地，所述电压传感器和电流传感器均为霍尔传感器，所述电压传感器采用 TBV10/20系列霍尔电压传感器，所述电流传感器采用TBC-D系列霍尔电流传感器。
[0016] 优选地，所述A/D转换器的型号为AD7606。
[0017] 优选地，所述IPM驱动电路包括光电親合器，所述光电親合器的型号为HCPL4504。
[0018] 优选地，所述逆变系统模块还包括IXD显示，所述的IXD显示与控制器相连。
[0019] 优选地，所述逆变系统模块还包括键盘，所述的键盘与控制器相连。
[0020] 本发明的可工作在多种模式下的逆变器系统，为微网实验平台的一部分，既可将 实验平台的电能传送到电网，又可将电网电能通过PWM整流方式输送到微网实验平台上， 供其他用电设备使用。该教学逆变系统模块作为直流微网系统中电压调节器使用，还可将 直流微网作为电网的备份电源，在电力系统故障时，向重要负载供电。
【附图说明】
[0021] 图1为实验平台结构图；
[0022] 图2为教学逆变系统模块件结构图；
[0023] 图3为霍尔电压传感器电路图；
[0024] 图4为霍尔电流传感器电路图；
[0025] 图5为电压跟随及偏置电路；
[0026] 图6为频率检测电路；
[0027] 图7为比较及触发电路；
[0028] 图8为绝对值电路；
[0029] 图9为保护逻辑电路图；
[0030] 图10为IPM部分驱动电路；
[0031 ] 图11接触器驱动电路。
【具体实施方式】
[0032] 下面结合【具体实施方式】对本发明进行详细的描述。
[0033] 教学逆变系统模块，包括主控制器、直流接触器、IPM逆变器、滤波电路、隔离变压 器、直流接触器驱动、电压电流采样电路I、调理电路I、IPM驱动电路、保护逻辑电路、电压 电流采样电路Π 、调理电路II、A/D转换器、交流接触器和交流接触器驱动；所述IPM逆 变器通过直流接触器与直流母线相连，所述直流接触器通过直流接触器驱动与主控制器相 连，所述IPM逆变器通过滤波电路及隔离变压器后，分别经过交流接触器后与负载及电网 相连，所述交流接触器通过交流接触器驱动与主控制器相连，所述IPM逆变器通过IPM驱动 电路和保护逻辑电路与主控制器相连，所述直流接触器和IPM