[發明專利]教學逆變系統模塊

在審

• 申請號: 201510691401.0
• 申請日: 2015-10-22
• 公開（公告）號: CN105245126A
• 公開（公告）日: 2016-01-13
• 發明（設計）人: 趙通超
• 申請（專利權）人: 江蘇綠揚電子儀器集團有限公司
• 主分類號: H02M7/797
• 分類號: H02M7/797;G09B23/18
• 代理公司: 青島中天匯智知識產權代理有限公司 37241
• 代理人: 劉水明

技術領域

本發明屬于電子技術領域，具體涉及一種新型教學逆變系統模塊。

背景技術

微網是智能電網發展的一個重要方面，向大學生展示并教授由光伏、風力發電等裝置組成的微網知識，對推動我國智能電網發展起著至關重要的作用。研制用于教學的包含光伏、風力發電、儲能等裝置的微網實驗平臺，對分布式電源及智能電網都有著極其有效的推廣作用。

微網實驗平臺主要包括太陽能發電、風力發電、儲能、單相變頻逆變、三相并網逆變、直流電機驅動、直流負載等。要想使實驗平臺中各個部分組成微網，在一個系統中同時運行，需要將光伏、風機、蓄電池等連接到一個統一的母線上。目前主要有交流和直流兩種母線類型。交流母線與傳統電網更為貼近，在保證該母線電壓、頻率、相位與電網相同時，即可并網，但需要利用逆變裝置將直流電流逆變成交流電流。直流母線較交流母線，控制上相對容易，功率及電壓控制均可歸結為直流母線電壓控制，采用DC/DC電路就可將微網中新能源發出的電能并入到直流母線上。微網實驗平臺中的光伏、蓄電池、超級電容等均為直流型器件，采用直流母線較為合適。直流母線電壓選擇為48V，主要基于以下兩點考慮：

(1)、該實驗平臺做為學生科研學習的試驗平臺，電壓超過安全電壓太高則很難保證學生實驗時候安全。

(2)、實驗平臺功率要能達到500W，直流母線電壓較低時，直流電流要較大才能達到額定功率，這將增加實驗平臺的成本。實驗平臺采用48V直流母線標準，最大電流可達到20A。

為讓學生直觀的了解到各種新能源的特性及其換流電路，將各個功能電路以模塊化的形式區分開來，該實驗平臺可劃分成以下幾個模塊：太陽能發電模塊、風力發電模塊、儲能模塊、單相逆變模塊、三相并網模塊及直流負載模塊。

太陽能發電模塊利用DC/DC電路將光伏電能傳輸到直流母線上，并可利用該DC/DC電路實現MPPT功能。風機發出三相交流電流，通過整流橋后變成直流，然后再利用DC/DC電路將風機發出的電能傳輸到直流母線上，該模塊同樣需要實現MPPT功能。儲能模塊的儲能設備主要是蓄電池和超級電容，二者可利用同類型的DC/DC電路，實現儲能模塊與直流母線能量傳遞。三相逆變模塊，主要將直流電能轉換成三相交流電能傳送到電網或是三相負載上，該逆變模塊還可將三相電網上電能通過PWM整流方式傳輸到直流母線上，供實驗平臺上直流用電設備使用。其余的用電設備多通過單相逆變模塊及DC/DC模塊與直流母線相連。實驗平臺結構圖如圖1所示。

圖1所示的實驗平臺中太陽能發電模塊、風力發電模塊、儲能模塊及直流負載模塊、三相逆變模塊均需要MOSFET驅動電路、電壓電流采樣調理電路，主控制板等。如果每個模塊都獨立布置這些電路，既耗時，又不利于學生理解電路中各個功能。所以有必要將各個模塊中的功能細化，將實現同樣功能的電路做成模塊，將各個功能模塊組成圖1中所示的各個模塊；為了能更有利于教學和實訓特開發了本教學逆變系統模塊。

發明內容

本發明的目的在于提供一種用于直流微網系統，可工作在PWM整流、并網逆變及獨立逆變狀態下的能量可雙向流動的教學逆變系統模塊。

為了實現上述目的，本實用新型采用如下技術方案：教學逆變系統模塊，包括主控制器、直流接觸器、IPM逆變器、濾波電路、隔離變壓器、直流接觸器驅動、電壓電流采樣電路I、調理電路I、IPM驅動電路、保護邏輯電路、電壓電流采樣電路II、調理電路II、A/D轉換器、交流接觸器和交流接觸器驅動；所述IPM逆變器通過直流接觸器與直流母線相連，所述直流接觸器通過直流接觸器驅動與主控制器相連，所述IPM逆變器通過濾波電路及隔離變壓器后，分別經過交流接觸器后與負載及電網相連，所述交流接觸器通過交流接觸器驅動與主控制器相連，所述IPM逆變器通過IPM驅動電路和保護邏輯電路與主控制器相連，所述直流接觸器和IPM逆變器之間連接電壓電流采樣電路I，所述電壓電流采樣電路I連接到調理電路I，所述調理電路I分別連接到保護邏輯電路和A/D轉換器，所述濾波電路和隔離變壓器之間連接電壓電流采樣電II，所述電壓電流采樣電路II連接到調理電路II，調理電路II分別連接到A/D轉換器和主控制器，所述A/D轉換器與主控制器相連。

優選地，所述主控制器采用型號為TMS320F28335的DSP處理器。

優選地，所述IPM逆變器采用IGBT器件作為開關器件。

優選地，所述IPM逆變器采用型號為PM50RLA120的IPM。

優選地，所述電壓電流采樣電路分別采用電壓傳感器和電流傳感器進行電壓電流采樣。