专利名称：放射状直流微网的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电カ电子技术领域的集中分布直流电网，具体地，涉及ー种放射状直流微网，其可将多路12V直流从输入端升压至120V直流送至储能装置，将多路120V直流从输入端降压至12V直流送至储能装置；或将12V直流从储能装置升压至120V直流送至多路输入端、将120V直流从储能装置降压至12V直流送至多路输入端。
背景技术：
放射状直流微网是微电网重要组成部分。随着我国微电网的迅猛发展，对于放射状直流微网的需求越来越旺盛，对放射状直流微网的功率传输的灵活性要求也越来越高。稳定性好、功率传输灵活的放射状直流微网符合微电网的发展要求，具有良好的应用前景。为了完成双向功率传输，放射状直流微网可以采用带隔离型的放射状直流微网和非隔离型的放射状直流微网。与带隔离型的放射状直流微网相比，非隔离型的放射状直流微网方案具有结构简单、成本低廉、电源利用率高和稳定可靠的优点。经过对现有适合分布直流电网的接ロ技术的检索发现，文章《永磁风カ发电机分布式直流并网动态电压解耦补偿控制》(《电机与控制学报》，20011第5期)中描述的直流变换器的结构复杂、功能不全、不能实现双向功率參数、且效率较低、成本较高。为此需要采用新的放射状直流微网，以便于简化结构、提高电源利用率、简化控制、保证供电质量。
发明内容
有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供ー种放射状直流微网，其能够实现双向直流功率传输，具有结构简単、控制简便、成本低廉等优点。为实现上述目的，本发明提供了ー种放射状直流微网，其包括多个依次级联的接ロ电路和一个储能装置，其中，各个接ロ电路的结构相同，所述接ロ电路的输入端与各自的直流电源的输出端相连，输出端与所述储能装置的输入端相连；所述接ロ电路为双向直流功率传输开关电路，包括第一电解电容、第二电解电容、第一电阻、第二电阻、第一电感、第二电感和八个IGBT,其中,所述第一电解电容正极与直流电源的输入正极相连，其负极与直流电源的输入负极相连；所述第二电解电容正极与直流电源的输出正极相连，其负极与直流电源的输出负极相连；所述第一电阻为稳定电阻，其两端与所述第一电解电容两端并联；所述第二电阻为稳定电阻，其两端与所述第二电解电容两端并联；所述第一电感两端分别与第一节点和第三节点相连；所述第二电感两端分别与第二节点和第四节点相连；第一 IGBT集电极与所述输入正极相连，其发射极与所述第一节点相连；第二 IGBT集电极与所述第一节点相连，其发射极与所述输入负极相连；第三IGBT集电极与所述输入正极相连，其发射极与所述第二节点相连；第四IGBT集电极与所述第二节点相连，其发射极与所述输入负极相连；第五IGBT集电极与所述输出正极相连，其发射极与所述第三节点相连；第六IGBT集电极与所述第三节点相连，其发射极与所述输出负极相连；第七IGBT集电极与所述输出正极相连，其发射极与所述第四节点相连；第八IGBT集电极与所述第四节点相连，其发射极与所述输出负极相连；其中，所述第一节点为所述第一 IGBT与所述第二 IGBT构成的桥臂中点，所述第二节点为所述第三IGBT与所述第四IGBT构成的桥臂中点，所述第三节点为所述第五IGBT与所述第六IGBT构成的桥臂中点，所述第四节点为所述第七IGBT与所述第八IGBT构成的桥臂中点；所述储能装置为包含多个接入端ロ的蓄 电池或大电容。根据上述的放射状直流微网，其中，所述八个IGBT的门极接收PWM脉冲控制信号，当第一、三IGBT以一定占空比开通关断，其余IGBT始终开通时，所述接ロ电路正向降压；当第二、四IGBT以一定占空比开通关断，其余IGBT始終开通时，所述接ロ电路正向升压；当第
五、七IGBT以一定占空比开通关断，其余IGBT始终开通时，所述接ロ电路反向降压；当第
六、八IGBT以一定占空比开通关断，其余IGBT始终开通时，所述接ロ电路正向降压。根据上述的放射状直流微网，其中，所述第一电解电容、第二电解电容的电容值为2200F，耐压为 450V。根据上述的放射状直流微网，其中，所述第一电阻、第二电阻的电阻值为200kQ，功率为2W。根据上述的放射状直流微网，其中，所述第一电感、第二电感的电感值为ImH。根据上述的放射状直流微网，其中，所述第一 IGBT、第二 IGBT、第三IGBT和第四IGBT的參数为耐流35A/100°C，耐压为600V，开关频率为20kHz。根据上述的放射状直流微网，其中，所述单个接ロ电路的功率等级为5. OkW。因此，本发明的放射状直流微网利用双向可升降压直流变电路将交流电压转换为可升降的直流电压进行处理，从而实现了双向直流功率传输，其电路结构简单、控制简便、输出电压稳定性好，符合微电网的发展要求，且具有设计结构新颖、通用性强、成本低廉等优点。
图I为本发明的放射状直流微网的电路原理图。
具体实施例方式以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进ー步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。如图I所示，本发明为ー种可将多路12V直流从输入端升压至120V直流送至储能装置，将多路120V直流从输入端降压至12V直流送至储能装置；或将12V直流从储能装置升压至120V直流送至多路输入端、将120V直流从储能装置降压至12V直流送至多路输入端的放射状直流微网，其包括多个依次级联的接ロ电路1、2、…、n和一个储能装置，其中，各个接ロ电路的结构相同，均为双向直流功率传输开关电路。每个接ロ电路的输入端与各自的直流电源的输出端相连，输出端与储能装置的输入端相连。同时，单个接ロ电路功率等级为5. Okff0下面以接ロ电路I为例，详述其具体电路结构。
接ロ电路I为双向直流功率传输开关电路，其包括第一电解电容El、第二电解电容E2、第一电阻R1、第二电阻R2、第一电感LI、第二电感L2和八个绝缘栅双极型晶体管(IGBT)。其中，第一电解电容El正极与直流电源的输入正极Pl相连，其负极与直流电源的输入负极NI相连；第二电解电容E2正极与直流电源的输出正极P2相连，其负极与直流电源的输出负极N2相连；第一电阻Rl为稳定电阻，其两端与第一电解电容El两端并联；第二电阻Rl为稳定电阻，其两端与第二电解电容E2两端并联；第一电感LI两端分别与第一节点A和第三节点C相连；第ニ电感L2两端分别与第二节点B和第四节点D相连；第一 IGBTSI集电极与输入正极Pl相连，其发射极与第一节点A相连；第二 IGBT S2集电极与第一节点A相连，其发射极与输入负极NI相连；第三IGBT S3集电极与输入正极Pl相连，其发射极与第二节点B相连；第四IGBT S4集电极与第二节点B相 连，其发射极与输入负极NI相连；第五IGBT S5集电极与输出正极P2相连，其发射极与第三节点C连；第六IGBT S6集电极与第三节点C相连，其发射极与输出负极N2相连；第七IGBT S7集电极与输出正极P2相连，其发射极与第四节点D相连；第八IGBT S8集电极与第四节点D相连，其发射极与输出负极N2相连。其中，第一节点A为第一 IGBT SI与第二 IGBT S2构成的桥臂中点，第二节点B为第三IGBT S3与第四IGBT S4构成的桥臂中点，第三节点C为第五IGBT S5与第六IGBT S6构成的桥臂中点，第四节点D为第七IGBT S7与第八IGBT S8构成的桥臂中点。储能装置为包含多个接入端ロ的蓄电池或大电容。具体地，在本发明中，所采用的各个器件的參数如下第一电解电容E1、第二电解电容E2的电容值为2200 ii F，耐压为450V。第一电阻Rl、第二电阻R2的电阻值为200k Q，功率为2W。第一电感LI、第二电感L2的电感值为ImH。IGBT SI S4 为功率 IGBT，耐流 35A/100°C，耐压 600V，开关频率为 20kHz。在具体使用中，八个IGBT的门极接收PWM脉冲控制信号，并且使得八个IGBT安装如下方式工作第一、三IGBT S1、S3以一定占空比开通关断，其余IGBT始终开通时，接ロ电路正向降压；第二、四IGBT S2、S4以一定占空比开通关断，其余IGBT始终开通时，接ロ电路正向升压；第五、七IGBT S5、S7以一定占空比开通关断，其余IGBT始终开通时，接ロ电路反向降压；第六、八IGBT S6、S8以一定占空比开通关断，其余IGBT始终开通时，接ロ电路正向降压。通过上述方式，本发明的放射状直流微网实现了双向直流功率传输。具体地，接ロ电路正向升压时，可将12V直流从输入端升压至120V直流送至输出端；接ロ电路正向降压时，可将120V直流从输入端降压至12V直流送至输出端；接ロ电路反向升压时，可将12V直流从输出端升压至120V直流送至输入端，接ロ电路反向降压时，可将120V直流从输出端降压至12V直流送至输入端。通过上述方式，本发明的多路接ロ电路工作时实现了直流电储能和配电。本发明的放射状直流微网，将输入端(或储能装置)交流电压变换为升高或降低的直流电压送至输出端(或储能装置)，同时能够实现电路的双向升降压，通过各个接ロ电路与储能装置并联，实现分布直流电的储能与供电，且电路结构简单、控制简便、设计新颖、成本低廉，具有很好的应用前景。以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保 护范围内。
权利要求
1.一种放射状直流微网，其特征在于，包括多个依次级联的接口电路和一个储能装置，其中，各个接口电路的结构相同，所述接口电路的输入端与各自的直流电源的输出端相连，输出端与所述储能装置的输入端相连； 所述接口电路为双向直流功率传输开关电路，包括第一电解电容、第二电解电容、第一电阻、第二电阻、第一电感、第二电感和八个IGBT，其中，所述第一电解电容正极与直流电源的输入正极相连，其负极与直流电源的输入负极相连；所述第二电解电容正极与直流电源的输出正极相连，其负极与直流电源的输出负极相连；所述第一电阻为稳定电阻，其两端与所述第一电解电容两端并联；所述第二电阻为稳定电阻，其两端与所述第二电解电容两端并联；所述第一电感两端分别与第一节点和第三节点相连；所述第二电感两端分别与第二节点和第四节点相连；第一 IGBT集电极与所述输入正极相连,其发射极与所述第一节点相连；第二 IGBT集电极与所述第一节点相连，其发射极与所述输入负极相连；第三IGBT集电极与所述输入正极相连，其发射极与所述第二节点相连；第四IGBT集电极与所述第二节点相连，其发射极与所述输入负极相连 ’第五IGBT集电极与所述输出正极相连，其发射极与所述第三节点相连；第六IGBT集电极与所述第三节点相连，其发射极与所述输出负极相连；第七IGBT集电极与所述输出正极相连，其发射极与所述第四节点相连；第八IGBT集电极与所述第四节点相连，其发射极与所述输出负极相连； 其中，所述第一节点为所述第一 IGBT与所述第二 IGBT构成的桥臂中点，所述第二节点为所述第三IGBT与所述第四IGBT构成的桥臂中点，所述第三节点为所述第五IGBT与所述第六IGBT构成的桥臂中点，所述第四节点为所述第七IGBT与所述第八IGBT构成的桥臂中占. 所述储能装置为包含多个接入端口的蓄电池或大电容。
2.根据权利要求I所述的放射状直流微网，其特征在于，所述八个IGBT的门极接收PWM脉冲控制信号，当第一、三IGBT以一定占空比开通关断，其余IGBT始终开通时，所述接口电路正向降压；当第二、四IGBT以一定占空比开通关断，其余IGBT始终开通时，所述接口电路正向升压；当第五、七IGBT以一定占空比开通关断，其余IGBT始终开通时，所述接口电路反向降压；当第六、八IGBT以一定占空比开通关断，其余IGBT始终开通时，所述接口电路正向降压。
3.根据权利要求I所述的放射状直流微网，其特征在于，所述第一电解电容、第二电解电容的电容值为2200F，耐压为450V。
4.根据权利要求I所述的放射状直流微网，其特征在于，所述第一电阻、第二电阻的电阻值为200k Ω，功率为2W。
5.根据权利要求I所述的放射状直流微网，其特征在于，所述第一电感、第二电感的电感值为ImH。
6.根据权利要求I所述的放射状直流微网，其特征在于，所述第一IGBT、第二 IGBT、第三IGBT和第四IGBT的参数为耐流35A/100°C，耐压为600V，开关频率为20kHz。
7.根据权利要求I所述的放射状直流微网，其特征在于，所述单个接口电路的功率等级为5. Okff0
全文摘要
本发明公开一种放射状直流微网，其包括多个依次级联的接口电路和一个储能装置，其中，各个接口电路的结构相同，所述接口电路的输入端与各自的直流电源的输出端相连，输出端与所述储能装置的输入端相连；所述储能装置为包含多个接入端口的蓄电池或大电容。本发明的放射状直流微网利用双向可升降压直流变电路将交流电压转换为可升降的直流电压进行处理，从而实现了双向直流功率传输，其电路结构简单、控制简便、输出电压稳定性好，符合微电网的发展要求，且具有设计结构新颖、通用性强、成本低廉等优点。
文档编号H02M3/28GK102769382SQ20121024998
公开日2012年11月7日 申请日期2012年7月19日 优先权日2012年7月19日
发明者杨喜军, 王男, 郜登科, 陆飞 申请人:上海交通大学