一种用于门机能量回馈的双向DCDC电源的制作方法

本实用新型涉及电源，尤其涉及一种用于门机能量回馈的双向DCDC电源，主要适用于港口门机节能系统，可实现港口的节能减排，提高港口的经济效益，属于港口节能技术领域。

背景技术：

我国是港口大国，各种生产性码头泊位数量超过3.5万个。2014年规模以上港口完成货物吞吐量112亿吨，完成集装箱吞吐量2亿标准箱。港口作为我国对外开放的窗口和现代物流供应链中的重要环节，日益成为集运输、配送、仓储、加工、包装和增值服务等功能于一体的综合性物流平台，其能源消耗在整个交通行业中占有很大的比重。港口行业的节能降耗是我国交通行业节能工作的重点。港口节能是国家节能减排目标实现的需要，也是兑现中国对世界气候问题承诺的需要，更是港口企业响应国家绿色港口规划的需要，同时对港口企业还有着巨大的经济效益，体现着港口企业的社会责任。

随着中国港口的不断发展，港口对门机的使用量也越来越多。调查结果表明，经过油改电工程以后，门机的用电量呈逐年上升的趋势。港口门机的节能减排已逐渐成为港口管理工作的一道难题。

为了响应国家的节能减排号召，打造节约型码头、建设绿色港口，在过去十多年中，各港口一直致力于使用新技术、新装置以达到节能目的，但却一直停留在将能量回馈至电网这个无法推广使用的理念中。原因之一是电网不允许回馈，第二是能量回馈的瞬间冲击对附近用户用电设备造成损坏。

技术实现要素：

本实用新型是为了解决上述不足，提供了一种用于门机能量回馈的双向DCDC电源，该电源可将门机吊斗下降时的产生的电能回收到储能装置中，并在吊斗上升时将储能装置中的电能释放，提高了直流电压的稳定性，并实现了能量的循环利用。

本实用新型的上述目的通过以下的技术方案来实现：一种用于门机能量回馈的双向DCDC电源，包括高压侧预充电回路、三相交错并联双向DCDC变换模块和低压侧预充电回路，所述三相交错并联双向DCDC变换模块采用标准功率模块结构；

所述高压侧预充电回路包括主回路接触器KM2、并联预充电支路接触器KM1及预充电电阻R1，并联预充电支路接触器KM1、主回路接触器KM2均为直流接触器，预充电电阻R1为电阻串联在预充电接触器KM1回路中。其中，预充电电阻R1选用波纹电阻，在合闸瞬间对电容充电电流较大，并联预充电支路接触器KM1及预充电电阻R1需具备短时耐受冲击电流的影响，主回路接触器KM2满足主回路的额定电流的需求，在运行时处于常闭工作状态。

所述三相交错并联双向DCDC变换模块构成双向DCDC电源的标准模块，所述三相交错并联双向DCDC变换模块由高压侧电容C1、低压侧电容C2、电感L1～L3，绝缘栅双极结型晶体管(IGBT)V1～V6，二极管VD1～VD6组成；其中V1、VD1、V3、VD3、V5、VD5为IGBT功率回路的上桥臂，V2、VD2、V4、VD4、V6、VD6为IGBT功率回路的下桥臂。当双向DCDC电源工作在升压状态时，超级电容给直流母线充电，能量从超级电容流向直流母线，此时VD1、VD3、VD5、V2、V4和V6工作。当双向DCDC电源工作在降压状态时，直流母线给超级电容充电，能量从直流母线流向超级电容，此时VD2、VD4、VD6、V1、V3和V5工作。所述高压侧电容C1由2个电容并联而成，在双向DCDC电源工作于升压状态时起到对高压侧放电和接收低压侧充电的作用。所述电感L1～L3为直流电感，在双向DCDC电源工作于升压状态时起到接收低压侧充电和对高压侧电容C1放电的作用。所述低压侧电容C1由两个电容并联而成，起到对低压侧输出电压滤波的作用。

所述低压侧预充电回路包括主回路接触器KM4、并联预充电支路接触器KM3及预充电电阻R3，并联预充电支路接触器KM3、主回路接触器KM4均为三相接触器，预充电电阻R3为串联在预充电接触器KM3回路中。预充电电阻R1选用波纹电阻，在合闸瞬间对电容充电电流较大，并联预充电支路接触器KM3及预充电电阻R3需具备短时耐受冲击电流的影响，KM4满足主回路的额定电流的需求，在运行时处于常闭工作状态。

在门机能量回馈系统中，所述双向DCDC电源高压侧通过直流断路器QS1与变频器直流母线连接，低压侧通过直流断路器QS2与超级电容连接。所述双向DCDC电源高压侧输入电压范围为600～800V，低压侧输入电压范围为200～500V。

本实用新型与现有技术相比的优点是：可满足港口门机能量回馈应用对大功率DCDC电源的需求，实现从直流母线到超级电容之间能量的双向流动，提高了门机节能系统稳定性，大大提高了电能利用率。

附图说明

图1是本实用新型的双向DCDC电源主拓扑图。

图2是门机能量回馈系统图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进一步详述。

如图1所示，一种用于门机能量回馈的双向DCDC电源，包括高压侧预充电回路、三相交错并联双向DCDC变换模块和低压侧预充电回路，所述三相交错并联双向DCDC变换模块采用标准功率模块结构；

所述高压侧预充电回路包括主回路接触器KM2、并联预充电支路接触器KM1及预充电电阻R1，并联预充电支路接触器KM1、主回路接触器KM2均为直流接触器，预充电电阻R1为电阻串联在预充电接触器KM1回路中。其中，预充电电阻R1选用波纹电阻，在合闸瞬间对电容充电电流较大，并联预充电支路接触器KM1及预充电电阻R1需具备短时耐受冲击电流的影响，主回路接触器KM2满足主回路的额定电流的需求，在运行时处于常闭工作状态。

所述三相交错并联双向DCDC变换模块构成双向DCDC电源的标准模块，所述三相交错并联双向DCDC变换模块由高压侧电容C1、低压侧电容C2、电感L1～L3，绝缘栅双极结型晶体管(IGBT)V1～V6，二极管VD1～VD6组成；其中V1、VD1、V3、VD3、V5、VD5为IGBT功率回路的上桥臂，V2、VD2、V4、VD4、V6、VD6为IGBT功率回路的下桥臂。当双向DCDC电源工作在升压状态时，超级电容给直流母线充电，能量从超级电容流向直流母线，此时VD1、VD3、VD5、V2、V4和V6工作。当双向DCDC电源工作在降压状态时，直流母线给超级电容充电，能量从直流母线流向超级电容，此时VD2、VD4、VD6、V1、V3和V5工作。所述高压侧电容C1由2个电容并联而成，在双向DCDC电源工作于升压状态时起到对高压侧放电和接收低压侧充电的作用。所述电感L1～L3为直流电感，在双向DCDC电源工作于升压状态时起到接收低压侧充电和对高压侧电容C1放电的作用。所述低压侧电容C1由两个电容并联而成，起到对低压侧输出电压滤波的作用。

所述低压侧预充电回路包括主回路接触器KM4、并联预充电支路接触器KM3及预充电电阻R3，并联预充电支路接触器KM3、主回路接触器KM4均为三相接触器，预充电电阻R3为串联在预充电接触器KM3回路中。预充电电阻R1选用波纹电阻，在合闸瞬间对电容充电电流较大，并联预充电支路接触器KM3及预充电电阻R3需具备短时耐受冲击电流的影响，KM4满足主回路的额定电流的需求，在运行时处于常闭工作状态。

如图2所示，在门机能量回馈系统中，所述双向DCDC电源高压侧通过直流断路器QS1与变频器直流母线连接，低压侧通过直流断路器QS2与超级电容连接。所述双向DCDC电源高压侧输入电压范围为600～800V，低压侧输入电压范围为200～500V。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。