[發(fā)明專利]一種基于Boost-Buck電路的多端口直流能源路由器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710471556.2
• 申請(qǐng)日: 2017-06-20
• 公開（公告）號(hào): CN107086564B
• 公開（公告）日: 2020-05-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 韓肖清;米芝昌;任春光;秦文萍;王鵬;曹國棟;田晉杰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 太原理工大學(xué)
• 主分類號(hào): H02J1/10
• 分類號(hào): H02J1/10;H02J1/12
• 代理公司: 太原科衛(wèi)專利事務(wù)所(普通合伙) 14100
• 代理人: 朱源;曹一杰

1.一種基于Boost-Buck電路的多端口直流能源路由器，其特征在于：包括四套DC/DC雙向功率變換器、基于DSP28335的集中控制器、HMI人機(jī)界面、繼電器控制板、電壓采樣板和開關(guān)電源；

所述四套DC/DC雙向功率變換器采用相同的電路結(jié)構(gòu)和元器件參數(shù)，四套DC/DC雙向功率變換器均采用雙向Boost-Buck電路，每套DC/DC雙向功率變換器輸入端接線端子排引出正極線路經(jīng)斷路器、首端直流繼電器、電流熔斷器、電流霍爾元件接至直流電抗器，從直流電抗器出線接至IGBT模塊上管的發(fā)射極以及IGBT模塊下管的集電極，從IGBT模塊上管的集電極引出正極線路接至出口電容的正極，然后經(jīng)過末端直流繼電器、出口斷路器接至出口端子排正極接線柱；每套DC/DC雙向功率變換器輸入端接線端子排引出負(fù)極線路經(jīng)斷路器連接至IGBT模塊下管發(fā)射極，然后接至出口電容的負(fù)極，最后經(jīng)出口斷路器接至出口端子排的負(fù)極；各元件按照上述順序依次連接便構(gòu)成一套DC/DC雙向功率變換器；

每套DC/DC雙向功率變換器的電流霍爾元件均通過信號(hào)線與集中控制器的A/D采樣端口相連接；所述電壓采樣板采集每套DC/DC雙向功率變換器的入口端和出口端的電壓，電壓采樣板的信號(hào)輸出端與集中控制器的A/D采樣端口相連接；集中控制器的繼電器控制信號(hào)輸出端口與繼電器控制板的控制信號(hào)輸入端口相連接，繼電器控制板通過四路信號(hào)線分別與四套DC/DC雙向功率變換器的四組直流繼電器相連接，其中每路信號(hào)線路均與所對(duì)應(yīng)的一套DC/DC雙向功率變換器的進(jìn)口直流繼電器和出口直流繼電器的集中控制端子相連接；

集中控制器的四個(gè)PWM信號(hào)輸出端口分別通過四路信號(hào)線與四套DC/DC雙向功率變換器中IGBT模塊驅(qū)動(dòng)板的信號(hào)輸入端口相連接；

所述HMI人機(jī)界面與集中控制器通訊；

所述開關(guān)電源用于向集中控制器、HMI人機(jī)界面、電流霍爾元件、電壓采集板、直流繼電器以及繼電器控制板供電；

集中控制器載有為四套DC/DC功率變換器開發(fā)的兩套控制子程序：光伏最大功率跟蹤控制程序和儲(chǔ)能下垂控制程序；集中控制器主程序設(shè)置實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)是：四套DC/DC雙向功率變換器可以根據(jù)需要運(yùn)行于光伏最大功率跟蹤控制程序、儲(chǔ)能下垂控制程序中的任何一種工作模式，這樣基于Boost-Buck電路的多端口直流能源路由器應(yīng)用具有很強(qiáng)的靈活性，可以兼容多種控制模式、實(shí)現(xiàn)多種微源組合類型，靈活組建多種直流微電網(wǎng)；集中控制器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，并分別向四套DC/DC雙向功率變換器發(fā)送控制指令，實(shí)現(xiàn)各功率終端間功率交換尋優(yōu)控制，實(shí)現(xiàn)能源路由器以及整個(gè)局域供電網(wǎng)絡(luò)高效運(yùn)行；

HMI人機(jī)界面監(jiān)控屏中設(shè)置有：通信狀態(tài)顯示欄、狀態(tài)變量顯示欄、參數(shù)整定欄、主程序控制開關(guān)、各子程序啟動(dòng)開關(guān)、直流繼電器控制開關(guān)；所述參數(shù)整定欄包括采樣參數(shù)校準(zhǔn)、閾值整定、程序參數(shù)整定；各欄功能分別設(shè)置如下：

(1)通信狀態(tài)顯示欄：該欄負(fù)責(zé)顯示HMI人機(jī)界面與DSP28335集中控制器的通信連接狀態(tài)，指示HMI人機(jī)界面是否能夠正常通信、工作；

(2)狀態(tài)變量顯示欄：該欄用來顯示能源路由器四套DC/DC雙向功率變換器的運(yùn)行狀態(tài)，分別包括采用儲(chǔ)能下垂控制程序控制DC/DC雙向功率變換器的高壓側(cè)電壓U_H、低壓側(cè)電感電流I_boost以及電感電流參考值I_ref；采用光伏最大功率跟蹤控制程序控制DC/DC雙向功率變換器的入口光伏電壓U_pv和光伏電流I_pv；

(3)參數(shù)整定欄：該欄包含3個(gè)子菜單欄，分別是：采樣參數(shù)校準(zhǔn)、閾值整定、程序參數(shù)整定；

①采樣參數(shù)校準(zhǔn)：該欄主要是對(duì)各參量采樣時(shí)所用到的比例系數(shù)gain值、初始偏置offset以及濾波系數(shù)multiplier進(jìn)行設(shè)置的窗口界面；

②閾值整定：該欄主要是對(duì)DC/DC雙向功率變換器運(yùn)行于儲(chǔ)能下垂控制程序控制時(shí)，所需設(shè)定的電壓、電流閾值進(jìn)行設(shè)定，包括：U_droopH、U_droopL、K_droop、I_max；

③程序參數(shù)整定：該欄主要是對(duì)各DC/DC雙向功率變換器控制子程序中所用到的PI系數(shù)K_P、K_I進(jìn)行整定；

(4)主程序控制開關(guān)：

該欄是能源路由器運(yùn)行時(shí)程序控制的總開關(guān)，負(fù)責(zé)控制系統(tǒng)主程序的啟動(dòng)與關(guān)斷；

(5)各子程序啟動(dòng)開關(guān)：該欄是能源路由器中四套DC/DC雙向功率變換器各子程序啟動(dòng)控制開關(guān)，分別控制每套DC/DC雙向功率變換器的運(yùn)行與停止；

(6)直流繼電器控制開關(guān)：該欄中K1、K2、K3、K4分別為四套DC/DC雙向功率變換器首末端直流繼電器的控制開關(guān)。

2.如權(quán)利要求1所述的一種基于Boost-Buck電路的多端口直流能源路由器，其特征在于，還包括系統(tǒng)應(yīng)急控制開關(guān)；所述系統(tǒng)應(yīng)急開關(guān)與繼電器控制板的控制信號(hào)輸入端口相連接。