一种新型多端口新能源发电模拟电源装置的制造方法
【专利说明】一种新型多端口新能源发电模拟电源装置
[0001]
技术领域
[0002]本发明涉及中、低压直流系统测试技术领域，具体涉及一种新型多端口新能源发电模拟电源装置。
[0003]
【背景技术】
[0004]光伏电池模拟器是用来模拟光伏电池板的电气设备，在光伏发电领域里可以用光伏模拟器模拟包括不同厂家类型的太阳电池片或太阳电池组件的电气性能，如最大功率，最大电流，最大功率点1-V曲线等。这些参数不仅能够从一定程度上检测变换器的性能，也关系到光伏变换器出厂的资格认证。因此，一台可靠的光伏模拟器，不仅有助于光伏逆变器产品研制，更关系到产品的品质和制造厂商的利润和信誉。
[0005]电池模拟器是用来模拟不同参数类型的电池，包括锂电池、铅酸电池、超级电容等，可以用来测试储能变流器(PCS)的电气性能，如充放电功率，电池充放电效率，电池充放电转换时间等。这些测试不仅可以模拟多种电池类型(如铅酸电池、锂电池、钠流电池等)，也可以模拟多组电池串联或并联的电气特性能够。使用电池模拟器来测试装置的电气性能，可以对被测试装置提供完善的保护功能，解决保护被测试设备和研制人员的安全问题。
[0006]现有光伏模拟器或电池模拟器都是单一装置，即装置只具有光伏电池模拟功能或电池模拟功能。在大多数情况下，装置不能同时具备两种模拟功能，或者单套装置的两种功能同时使用。在对微电网应用的装置测试平台，同时使用两种不同类型的装置来测试变换器设备，会增加功率变换环节，结果会系统的损耗，降低系统效率。对用户来说，如果一台装置同时具备光伏电池板模拟和电池模拟功能，将大大降低测试平台的成本，提高设备的效率，降低测试电源装置的占地面积。
[0007]
【发明内容】
[0008]本发明的目的在于提供一种新型多端口新能源发电模拟电源装置，该装置同时具备光伏电池板模拟和电池模拟功能，能够大大降低微电网测试平台成本，提高设备的工作效率，降低测试电源装置的占地面积。
[0009]为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案:
一种新型多端口新能源发电模拟电源装置，包括串联连接的AC/DC变换器和DC/DC变换器；所述的DC/DC变换器包括用于光伏电池模拟功能的第一 DC/DC变换器、用于储能电池模拟功能的第二 DC/DC变换器、用于第一 DC/DC变换器与第二 DC/DC变换器相互交换功率的平衡桥电路和开关元件；所述的AC/DC变换器的输入端与交流电源相连，输出端分别与第一 DC/DC变换器、第二 DC/DC变换器的输入端相连，AC/DC变换器用于同时为第一 DC/DC变换器和第二 DC/DC变换器稳定可靠的直流电压。
[0010]所述的平衡桥电路包括绝缘栅双极型晶体管S1、绝缘栅双极型晶体管S2和电感LO ;所述的开关元件包括第一开关K1、第二开关K2和第三开关K3。
[0011]所述的绝缘栅双极型晶体管SI，其集电极接第一 DC/DC变换器的正向输入端；其基极由外部独立电路驱动；其发射极经电感L0、第一开关Kl接第一 DC/DC变换器的负向输入端，其发射极还经电感L0、第一开关Kl接第二 DC/DC变换器的正向输入端。
[0012]所述的绝缘栅双极型晶体管S2，其集电极经电感L0、第一开关Kl接第二 DC/DC变换器的正向输入端；其基极由外部独立电路驱动；其发射极接第二 DC/DC变换器的负向输入端。
[0013]所述的第一 DC/DC变换器，其正向输出端接第一测试负载的正向输入端，其负向输出端经第二开关K2接第一测试负载的负向输入端；所述的第二 DC/DC变换器，其正向输出端经第二开关K2接第二测试负载的正向输入端，其负向输出端经第三开关K3接第二测试负载的负向输入端。
[0014]进一步的，所述的第一 DC/DC变换器和第二 DC/DC变换器分别采用buck电路、boost电路、buck-boost电路中的任意一种。
[0015]所述的buck电路包括电解电容Cl、绝缘栅双极型晶体管S3、二极管Dl、电感LI和电解电容C2 ;所述绝缘栅双极型晶体管S3，其基极由外部独立电路驱动工其集电极接电解电容Cl的正极，其发射极接二极管Dl的阴极；所述二极管Dl的阳极接电解电容Cl的负极；所述电感LI的两端分别与二极管Dl的阴极、电解电容C2的阳极相连；电解电容C2的负极与二极管Dl的阳极相连；电解电容Cl的正、负极两端分别作为该buck电路的正向输入端、负向输入端；电解电容C2的正、负极两端分别作为该buck电路的正向输入端、负向输出端。
[0016]所述boost电路包括电解电容C3、电感L2、绝缘栅双极型晶体管S4、二极管D2和电解电容C4 ；电解电容C3的正极经电感L2与绝缘栅双极型晶体管S4的集电极相连，绝缘栅双极型晶体管S4的集电极还与二极管D2的阳极相连，绝缘栅双极型晶体管S4的发射极分别与电解电容C3、C4的负极相连，绝缘栅双极型晶体管S4基极由外部独立电路驱动；二极管D2的阴极接电解电容C4的正极；电解电容C3的正、负极两端分别作为该boost电路的正向输入端、负向输入端；电解电容C4的正、负极两端分别作为该boost电路的正向输入端、负向输出端。
[0017]所述buck-boost电路包括电解电容C5、绝缘栅双极型晶体管S5、电感L3、绝缘栅双极型晶体管S6和电解电容C6 ;所述绝缘栅双极型晶体管S5，其基极由外部独立电路驱动，其集电极接电解电容C5的正极，其发射极接绝缘栅双极型晶体管S6的集电极；所述绝缘栅双极型晶体管S6，其基极由外部独立电路驱动，其发射极接电解电容C6的负极；所述电感L3，其一端连接在绝缘栅双极型晶体管S5与绝缘栅双极型晶体管S6之间的节点上，另一端分别与电解电容C5的负极、电解电容C6的正极相连；电解电容C5的正、负极两端分别作为该buck-boost电路的正向输入端、负向输入端；电解电容C6的正、负极两端分别作为该buck-boost电路的正向输入端、负向输出端。
[0018]由以上技术方案可知，和现有技术中的电源模拟器相比，本发明设计实现了多端口光伏或电池模拟器，使同一装置同时具有光伏电池模拟功能和储能电池模拟功能。本发明的光伏或电池模拟装置对微电网之间功率能够内部循环，降低了系统运行损耗，增加了系统的经济性。本发明采用的第一 DC/DC变换器和第二 DC/DC变换器具有电路结构简单、容易实现等特点。此外，和现有的斩波电路不同，本发明所述模拟电源装置的输出端电流、电压连续，在较大功率场合也能稳定应用。综上所述，该装置同时具备光伏电池板模拟和储能电池模拟功能，能够大大降低微电网测试平台成本，提高设备的工作效率，降低测试电源装置的占地面积。
[0019]
【附图说明】
[0020]图1是本发明多端口新能源发电模拟电源装置的原理框图；
图2是本发明平衡桥电路的工作模态一的电路原理图；
图3是本发明中平衡桥电路的工作模态二的电路原理图；
图4是本发明中DC/DC变换器所采用的buck电路的电路原理图；
图5是本发明中DC/DC变换器所采用的boost电路的电路原理图；
图6是本发明中DC/DC变换器所采用的buck-boost电路的电路原理图。
[0021]
【具体实施方式】
[0022]下面结合附图对本发明做进一步说明:
如图1所示的一种新型多端口新能源发电模拟电源装置，包括串联连接的AC/DC变换器和DC/DC变换器。所述的DC/DC变换器包括用于光伏电池模拟功能的第一 DC/DC变换器、用于储能电池模拟功能的第二 DC/DC变换器、用于第一 DC/DC变换器与第二 DC/DC变换器相互交换功率的平衡桥电路和开关元件；所述的AC/DC变换器的输入端与交流电源相连，输出端分别与第一 DC/DC变换器、第二 DC/DC变换器的输入端相连，AC/DC变换器用于同时为第一 DC/DC变换器和第二 DC/DC变换器稳定可靠的直流电压。第一和第二 DC/DC变换器共用一个AC/DC变换器，与传统两个装置分别使用两个AC/DC相比，这不仅能够降低系统成本和复杂程度，还能够提高装置的经济效益。第一 DC/DC变换器和第二 DC/DC变换器的输出端分别连接到第一测试负载和第二测试负载。
[0023]如图2和图3所示，IGBT模块(绝缘栅双极型晶体管)S1、IGBT (绝缘栅双极型晶体管)S2和电感LO组成双向平衡桥电路，该双向平衡桥电路的功能