一种基于错序触发机制的双向Boost斩波变换器的制作方法

本实用新型涉及双向Boost变换器的
技术领域：
，尤其是指一种基于错序触发机制的双向Boost斩波变换器。
背景技术：
：直流配/微电网是一种新型的供配电网形式，已经引起国内外学者的广泛关注。直流配/微电网在输送容量、可控性及提高供电质量等方面具有比交流更好的性能，可以有效提高电能质量、减少电力电子换流器的使用，降低电能损耗和运行成本、协调大电网与分布式电源之间的矛盾，充分发挥分布式能源的价值和效率。对于光伏发电、储能电池和超级电容器等采用直流电的电源来说，接入直流配/微电网将更为方便。这些新型分布式电源，大部分都是依靠DC-DC电路接入直流配/微电网。对于不同的分布式电源，DC-DC电路的作用有所不同，例如光伏的接入，功率仅仅是从光伏电池到直流配/微电网的单向流通，传统的斩波电路便可实现单向功率传输，但对于储能电池而言，功率需要在储能电池和直流配/微电网之间不断的交换，从而实现储能电池的充放电控制，这就需要一种新型的双向DC-DC电路满足功率双向传输的需求。然而，双向Boost斩波变换器的双向升压功能，相较于传统的双向DC/DC变换器，特别是Buck-Boost双向变换器，更适用储能电池同时连接电网和负载进行功率双向传输时都需升压控制的情况。此外，双向Boost斩波变换器对储能电池的最大功率点跟踪控制非常有利。因此，研究双向Boost斩波变换器对研究储能电池的控制有重要意义。技术实现要素：本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提出了一种结构合理可靠、控制简单可行的基于错序触发机制的双向Boost斩波变换器。为实现上述目的，本实用新型所提供的技术方案为：一种基于错序触发机制的双向Boost斩波变换器，包括有第一直流电源、第二直流电源、第一开关管、第二开关管、第三开关管、第一电感、第四开关管、第五开关管、第二电感、第六开关管、第七开关管；所述第一开关管的阳极分别与第一电感的一端、第四开关管的阳极、第五开关管的阳极和第二电感的一端连接，其阴极分别与第一直流电源的负极、第二直流电源的负极和大地连接；所述第二开关管的阳极分别与第三开关管的阴极、第四开关管的阴极和第一直流电源的正极连接，其阴极分别与第三开关管的阳极和第一电感的另一端连接；所述第七开关管的阳极分别与第五开关管的阴极、第六开关管的阴极和第二直流电源的正极连接，其阴极分别与第六开关管的阳极和第二电感的另一端连接。本实用新型与现有技术相比，具有如下优点与有益效果：1、本实用新型在双向传输时都能实现Boost变换器的升压功能，相较于传统的Buck-Boost双向变换器，更适用储能电池同时连接电网和负载进行功率双向传输时都需升压控制的情况。2、本实用新型由于双向都是Boost斩波电路，输入电流连续，电流的波动较小，对储能电池的最大功率点跟踪控制非常有利。3、本实用新型在双向传输时传输功率可达2MW，适合于较大功率双向传输的场合。4、本实用新型拓扑结构简单易实现，其相应的控制电路操作简单、控制可靠，在储能电池与直流配/微电网之间的大功率传输上有广阔前景。附图说明图1为本实用新型双向Boost斩波变换器的主电路示意图。图2a为本实用新型功率从左至右传输时该变换器的等效电路图。图2b为本实用新型功率从右至左传输时该变换器的等效电路图。图3为本实用新型双向Boost斩波变换器的基于错序触发机制的控制电路示意图。图4为本实用新型双向Boost斩波变换器的控制状态示意图。图5为本实用新型双向Boost斩波变换器的RTDS仿真图。图6a为储能电池荷电状态图。图6b为直流配/微电网侧直流电压波形图。图6c为储能电池侧直流电压波形图。图7a为储能电池从左向右放电时的功率变化趋势图。图7b为储能电池从右向左充电时的功率变化趋势图。具体实施方式下面结合具体实施例对本实用新型作进一步说明。为验证本实用新型的双向Boost斩波变换器电路的可行性，在RTDS上搭建电路模型，以直流配/微电网和储能电池之间双向传输直流功率为例，说明本实用新型变换器电路的实用性。如图1所示，本实施例所述的基于错序触发机制的双向Boost斩波变换器，包括有第一直流电源Udc1、第二直流电源Udc2、第一开关管G1、第二开关管G2、第三开关管G3、第一电感L1、第四开关管G4、第五开关管G5、第二电感L2、第六开关管G6、第七开关管G7；所述第一开关管G1的阳极分别与第一电感L1的一端、第四开关管G4的阳极、第五开关管G5的阳极和第二电感L2的一端连接，其阴极分别与第一直流电源Udc1的负极、第二直流电源Udc2的负极和大地连接；所述第二开关管G2的阳极分别与第三开关管G3的阴极、第四开关管G4的阴极和第一直流电源Udc1的正极连接，其阴极分别与第三开关管G3的阳极和第一电感L1的另一端连接；所述第七开关管G7的阳极分别与第五开关管G5的阴极、第六开关管G6的阴极和第二直流电源Udc2的正极连接，其阴极分别与第六开关管G6的阳极和第二电感L2的另一端连接。其运行方式说明如下：当给G4、G6和G7加载闭锁信号，给G2、G3和G5持续加载触发脉冲信号，此时，电路是一个从左至右传递功率的Boost电路，如图2a所示，可通过适当的控制G1开关，实现功率由左侧到右侧的传输；当G2、G3和G5加载闭锁信号，G4、G6和G7持续加载触发脉冲信号，此时，电路是一个从右至左传递功率的Boost电路，如图2b所示，可通过适当的控制G1开关，实现功率由右侧到左侧的传输。因此，通过对7个开关管的控制，就可实现直流功率的双向传输，完成对储能电池的充放电控制。本实施例上述双向Boost斩波变换器基于错序触发机制的控制策略如图3和图4所示。G2～G7触发脉冲的控制策略为：当参考功率Pref为正时，G2、G3和G5施加触发脉冲信号，保证G2、G3和G5持续处于导通状态，此时G2、G3所在回路相当于短路状态，G5相当于一个二极管，给G4、G6和G7施加闭锁信号，其所在的回路相当于开路状态，此时，电路是一个从左至右传递功率的Boost电路，选择P1功率作为控制信号，与参考功率Pref的绝对值比较后，得到相应的误差信号，送入PI控制器后，再与三角载波比较作PWM调制，产生一占空比不同的调制信号，驱动G1管，从而控制功率从左向右传输；当参考功率Pref为负时，给G2、G3和G5施加闭锁信号，其所在的回路相当于开路状态，给G4、G6和G7施加触发脉冲信号，保证G4、G6和G7持续处于导通状态，此时G6和G7所在回路相当于短路状态，G4相当于一个二极管，此时，电路是一个从右至左传递功率的Boost电路，选择P2功率作为控制信号，与参考功率Pref的绝对值作比较后，得到相应的误差信号，送入PI控制器后，再与三角载波比较作PWM调制，产生一占空比不同的调制信号，驱动G1管，从而控制功率从右向左传输。整个控制系统的控制矩阵如表1所示。表1控制矩阵表功率传递方向G1G2G3G4G5G6G7从左往右占空比调制信号闭合闭合断开闭合断开断开从右往左占空比调制信号断开断开闭合断开闭合闭合在RTDS中搭建双向Boost斩波变换器的仿真拓扑结构，如图5所示，储能电池通过双向Boost斩波变换器与直流配电网相连，直流配电网的电压等级为±1.5kV，储能电池的容量为390kWh，初始荷电状态为50％，DC-DC双向电路的额定功率为4MW。仿真过程中，先将储能的参考功率Pref设置为0，此时可以看到储能电池的荷电状态维持在50％不变。在10.3s时刻将储能的参考功率Pref设置为0.5Pu，此时储能电能处于放电状态，放电的功率为2MW，储能电池的荷电容量开始下降，同时可以观察到由于直流电网容量较大，其直流电压略有抬升，储能侧电压下降，储能电池开始放电，从左侧储能传输到右侧直流电网的功率为2MW，放电持续10秒钟后，储能电池的荷电容量下降至48.7％左右；在20.3s时刻，将储能的参考功率Pref设置为-0.5Pu，此时储能电能处于充电状态，充电的功率也为2MW，储能电池的荷电容量开始上升，同时可以观察到直流电网电压略有下降，储能侧电压抬升，储能电池开始充电，从右侧直流电网传输到左侧储能的功率为2MW，充电持续10秒钟后，储能电池的荷电容量上升至49.9％左右。由于该电路存在一定的功率损耗，在同样的充放电功率，储能电池荷电容量无法达到初始状态。整个仿真过程，储能电池荷电状态、直流配/微电网侧电压、储能侧直流电压分别如图6a、图6b和图6c所示。储能电池从左向右放电功率和从右向左充电功率的变化趋势分别如图7a和图7b所示。以上所述仅为本实用新型的较佳实施方式，本实用新型并不局限与上述实施方式，在实施过程中可能存在电路模型、控制和保护策略及相关参数的改动，如果对本实用新型的改动或变型不脱离本实用新型的精神和范围，且属于本实用新型的权利要求和等同技术范围之内，则本实用新型也意图包括这些改动和变型。当前第1页1 2 3