[實用新型]數字化控制的低壓直流電源能量回饋型電子負載升壓系統

有效

• 申請號: 201220435631.2
• 申請日: 2012-08-29
• 公開（公告）號: CN202737749U
• 公開（公告）日: 2013-02-13
• 發明（設計）人: 吳開源;趙卓立;王小珺;恒功淳;章濤
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: H02M3/335
• 分類號: H02M3/335;H02J3/38
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 蔡茂略

技術領域

本實用新型涉及電力電子技術領域，具體涉及數字化控制的低壓直流電源能量回饋型電子負載升壓系統。

背景技術

隨著電力電子技術的發展與工業化水平的提高，各類電源廣泛應用于冶金、能源、化工等社會生產的各個環節。電源運行可靠與否直接關系到系統運行的安全性和準確性，影響到人們的生活安全與否，在生產上更關乎到國民經濟的穩定發展。

為了確保電源產品的質量過關，滿足性能指標符合出廠要求，電源在出廠前必須進行24～72h甚至更長時間的檢測，包括：電源可靠性實驗(主要是老化實驗，也稱烤機或燒機)、電源帶載試驗與輸出特性試驗等。如通信電源出廠試驗、各種整流柜出廠試驗、牽引動力試驗、大功率充電電源試驗、蓄電池放電試驗、電機出廠試驗、柴油機及汽油機出廠試驗、汽車動力性能試驗、電解電鍍電源出廠試驗等場合都需要負載測試。當前，國內外對上述產品的試驗一般都采用傳統的靜態負載(如電阻、電阻箱、滑線變阻器等)或電子負載能耗放電的辦法進行，但由于實際電源所接負載的形式較為復雜，傳統負載不能完全進行模擬電源在各種普通狀態和極限狀態下的表現，而且電能被完全浪費，造成大量的能量損耗，存在耗能、發熱及體積龐大的問題。

當今我國經濟的迅速發展，能源問題在當今社會受到越來越多的關注。能量回饋型電子負載是一種能夠模擬實際電阻負載特性的新型電力電子裝置，用于直流電源功率試驗，并將測試的直流電能逆變為交流并入電網，實現電能的再生利用。該裝置具有節能、體積小、重量輕、節省安裝空間和試驗性能優良等優點。

經對現有技術文獻的檢索發現，中國專利申請號為：200810218873.4，名稱為：一種自適應高效節能并網回饋型電子負載，該申請案包括輸入電路和并網逆變裝置，其中輸入通道包括一個主通道和多個次通道，申請案對直流電源老化提出了理想的解決方案。然而，該申請案并沒有針對低壓直流電源的老化設計系統，同時，控制系統還停留在模擬控制的層面，并且沒有詳細的實施方法，存在較大的問題。

另經檢索發現，中國專利申請號為：200710099161.0，名稱為：多輸入通道模塊化高頻隔離單相電能回饋型電子負載，該申請案采用高性能DSP和PWM控制驅動方式實現對直流輸入和交流輸出的數字控制，將輸入的直流電轉換為可送入電網的交流電。但該電子負載是針對傳統48V直流通信電源的老化試驗而設計的，同樣不適合低壓大電流直流電源的老化試驗。

實用新型內容

為了克服現有技術存在的不足，本實用新型提供一種數字化控制的低壓直流電源能量回饋型電子負載升壓系統。該系統以16位DSP嵌入式處理器為核心，將數字化控制技術應用到由Boost升壓模塊和DC-DC升壓變換模塊組成的升壓系統開關電路中，使系統實現穩定可靠的高壓直流輸出，為與之相連接的能量回饋型電子負載并網逆變系統提供合適的輸入特性。通過升壓系統將低壓大電流直流電轉化成高壓直流電，再送入后級并網逆變系統，實現的能量回饋型電子負載具有節約能源、高效環保、性能可靠、自動化程度高和易于編程控制等優點，特別適用于5V低壓直流電源的可靠性實驗、帶載試驗與輸出特性試驗。

本實用新型采用如下技術方案：

一種數字化控制的低壓直流電源能量回饋型電子負載升壓系統，包括主電路和控制電路，所述主電路由Boost升壓模塊、DC-DC升壓變換模塊依次連接構成，所述Boost升壓模塊與并聯低壓直流電源相連接，所述DC-DC升壓變換模塊與并網逆變系統相連接。

所述控制電路包括故障保護電路模塊、電流電壓采樣及信號處理模塊、DSP嵌入式系統模塊和高頻驅動模塊，所述DSP嵌入式系統模塊與電流電壓采樣及信號處理模塊的輸出端、故障保護電路模塊的輸出端、高頻驅動模塊的輸入端連接，所述高頻驅動模塊的輸出端分別與Boost升壓模塊的驅動信號輸入端、DC-DC升壓變換模塊的驅動信號輸入端相連接。

所述電流電壓采樣及信號處理模塊有兩組，一組的輸入端與Boost升壓模塊的輸出端連接，另一組的輸入端與DC-DC升壓變換模塊的輸出端連接。

所述故障保護電路模塊包括相互連接的過壓欠壓故障保護電路、過流故障保護電路和過熱故障保護電路。

所述過壓欠壓故障保護電路的輸入端還與電網單相交流電相連接，所述過流故障保護電路輸入端還與DC-DC升壓變換模塊輸出端連接，所述過熱故障保護電路還與主電路相連接，用于檢測主電路開關管散熱器的溫度。