专利名称：一种光伏发电直流储能dc/dc双向变换器的制作方法
技术领域：
本实用新型属于光伏发电储能技术领域，尤其涉及ー种光伏发电直流储能DC/DC双向变换器。
背景技术：
在太阳能独立发电系统中，由于太 阳能电池自身不能储存能量，因此需要辅助的蓄电池或超级电容器等直流储能单元通过双向DC/DC变换器双向传输能量。在这种场合下，变换器一端接电压较低的蓄电池或超级电容器，而另一端接电压较高的直流母线，对变换器有ー些要求变换器要具有较大的电流或电压比；要求低压侧储能単元具有较小的输出电流纹波；必须对电源进行能量管理。传统的双向变换器结构较为复杂、功耗高、转换效率和功率密度较低、动态性能不理想、控制电路易受干扰信号的影响且控制精度较低，控制方法复杂。因此，需要对电路拓扑及控制方式进行改迸。
发明内容针对上述背景技术中提到的传统的双向变换器存在结构较为复杂、功耗高、转换效率和功率密度较低等不足，本实用新型提出了ー种光伏发电直流储能DC/DC双向变换器。本实用新型的技术方案是，ー种光伏发电直流储能DC/DC双向变换器，其特征是该变换器包括控制电路、驱动电路、采集电路、第一组合式半桥电路、第二组合式半桥电路和隔离变压器；所述控制电路分别与驱动电路和采集电路连接；驱动电路分别与第一组合式半桥电路和第二组合式半桥电路连接；采集电路分别与第一组合式半桥电路和第二组合式半桥电路连接；隔离变压器分别与第一组合式半桥电路和第二组合式半桥电路连接。所述控制电路由TMS320F2812和FPGA组成。所述驱动电路为由计数器和译码器组成的数字相移电路。所述第一组合式半桥电路为Boost电路和电压型半桥组合成的组合式半桥电路。所述第二组合式半桥电路为Boost电路和电压型半桥组合成的组合式半桥电路。本实用新型的有益效果为由于此变换器采用隔离型的组合式电压拓扑，机构简单，功耗低，很好地满足了光伏发电系统储能并网的要求。由于控制电路采用DSP作为处理器，同时采用FPGA作为其接口元件，可有效提高DSP的处理速度，并且使用FPGA可有效改善接ロ的读写效率，防止干扰信号影响DSP的精度。
图I是所述变换器的结构框图；图2是所述变换器的电路拓扑；[0014]图3是相移电路的原理图。
具体实施方式
以下结合附图，对优选实施例作详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本实用新型的范围及其应用。如图I所示为变换器各模块的结构图，包括第一组合式半桥电路、第二组合式半桥电路、隔离变压器、驱动电路、采集电路和控制电路。储能单元连接第一组合式半桥电路 ，第二组合式半桥电路与直流总线连接，第一组合式半桥电路和第二组合式半桥电路之间通过隔离变压器连接。控制电路向驱动电路发送指令控制第一组合式半桥电路和第二组合式半桥电路的工作，采样电路采集第一组合式半桥电路和第二组合式半桥电路的工作状态參数返回给控制电路。控制电路由TMS320F2812和FPGA组成。FPGA作为TMS320F2812与外围电路的接ロ，可有效降低干扰和不稳定信号的影响。TMS320F2812是TI公司生产的16位DSP芯片，其运算能力较强。如图2所示为变换器的电路拓扑图。其中Tr为隔离变压器，LI和Lf为电感，C0-C4为电容，S1-S4为IGBT。组合式半桥为Boost电路和电压型半桥组合成的组合式半桥电路，其为Boost电路的改进形式。图中电感LI和IGBT S2构成Boost电路，IGBT SI和S2构成电压型半桥电路，两种电路组合即为组合式半桥电路。同样的IGBT S3和S4也构成了电压型半桥电路。变换器整体拓扑为组合-电压型，属于Buck-Boost型电路，相当于Boost变换器与电压-电压型半桥级联集成。变换器正向升压工作时为Boost型变换器，反向降压工作时为Buck型变换器。该变换器具有电流源型的性质，低压侧电流纹波较小、升降压特性好，不存在启动和换流时的电压尖锋问题。如图3所示为相移电路的原理图。驱动电路采用由计数器和译码器组成的数字相移电路，并通过光耦与驱动对象隔离。当计数器芯片的茂^、Z^5、enp、ent四个管脚同时为逻辑I吋，工作在计数器状态；当茂^为逻辑1，—为逻辑0，并且CLK时钟信号的上升沿到来时，计数器工作在前状态同步并行状态。通过计数器和译码器的组合实现了不同IGBT的相移控制。在变压器两边的两个单元各产生两个频率相同占空比为O. 5的对称方波电压源，通过控制两个方波电压源之间的相位来控制漏感电流从而控制传输功率的大小和方向。漏感是能量传输的重要元件，如果左侧方波电源的相位超前于右侧方波电压源，则能量从左侧直流源传输到右侧直流源；反之同理，可以通过控制移相角来控制传输功率的大小和反向。以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式
，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
权利要求1.一种光伏发电直流储能DC/DC双向变换器，其特征是该变换器包括控制电路、驱动电路、采集电路、第一组合式半桥电路、第二组合式半桥电路和隔离变压器； 所述控制电路分别与驱动电路和采集电路连接；驱动电路分别与第一组合式半桥电路和第二组合式半桥电路连接；采集电路分别与第一组合式半桥电路和第二组合式半桥电路连接；隔离变压器分别与第一组合式半桥电路和第二组合式半桥电路连接。
2.根据权利要求I所述的一种光伏发电直流储能DC/DC双向变换器，其特征是所述控制电路由TMS320F2812和FPGA组成。
3.根据权利要求I所述的一种光伏发电直流储能DC/DC双向变换器，其特征是所述驱动电路为由计数器和译码器组成的数字相移电路。
4.根据权利要求I所述的一种光伏发电直流储能DC/DC双向变换器，其特征是所述第一组合式半桥电路为Boost电路和电压型半桥组合成的组合式半桥电路。
5.根据权利要求I所述的一种光伏发电直流储能DC/DC双向变换器，其特征是所述第二组合式半桥电路为Boost电路和电压型半桥组合成的组合式半桥电路。
专利摘要本实用新型公开了光伏发电储能技术领域中的一种光伏发电直流储能DC/DC双向变换器。本实用新型包括控制电路、驱动电路、采集电路、第一组合式半桥电路、第二组合式半桥电路和隔离变压器；控制电路分别与驱动电路和采集电路连接；驱动电路分别与第一组合式半桥电路和第二组合式半桥电路连接；采集电路分别与第一组合式半桥电路和第二组合式半桥电路连接；隔离变压器分别与第一组合式半桥电路和第二组合式半桥电路连接。本实用新型采用隔离型的组合式电压拓扑，满足了光伏发电系统储能并网的要求；控制电路采用DSP作为处理器，同时采用FPGA作为其接口元件，提高了DSP的处理速度，并且使用FPGA改善了接口的读写效率，防止了干扰信号影响DSP的精度。
文档编号H02M1/14GK202444425SQ20122008932
公开日2012年9月19日 申请日期2012年3月12日 优先权日2012年3月12日
发明者何梦蜀, 余弦, 杨磊, 林碧英, 王旭, 王艳萍, 郝世昱, 闫文斌 申请人:华北电力大学