[發明專利]一種用于DAB變換器的雙向電能計量裝置

在審

• 申請號: 202011431575.0
• 申請日: 2020-12-07
• 公開（公告）號: CN112698090A
• 公開（公告）日: 2021-04-23
• 發明（設計）人: 林夢宇;張珺;謝岳
• 申請（專利權）人: 中國計量大學
• 主分類號: G01R22/10
• 分類號: G01R22/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種用于DAB變換器的雙向電能計量裝置，包括電壓采集模塊、電流采集模塊、信號調理模塊、隔離模塊、雙向電能計量芯片、微處理器、存儲模塊、按鍵模塊、通信模塊、電源模塊、顯示模塊，所述電壓采集模塊和電流采集模塊的輸出端均連接至信號調理模塊的輸入端；所述信號調理模塊的輸出端連接至隔離模塊的輸入端；所述隔離模塊的輸出端連接至雙向電能計量芯片的輸入端；所述微處理器的輸入端連接有雙向電能計量芯片、電源模塊和按鍵模塊；所述微處理器的輸出端連接有存儲模塊、顯示模塊；所述微處理器還連接有通信模塊。

2.根據權利要求1所述的一種用于DAB變換器的雙向電能計量裝置，其特征在于：所述電壓采集模塊為兩路直流電壓分壓器，用于采集DAB變換器原邊側和副邊側的直流電壓信號并將其輸送至信號調理模塊。

3.根據權利要求1所述的一種用于DAB變換器的雙向電能計量裝置，其特征在于：所述電流采集模塊為兩路直流電流分流器，用于采集DAB變換器原邊側和副邊側的直流電流信號并將其輸送至信號調理模塊。

4.根據權利要求1所述的一種用于DAB變換器的雙向電能計量裝置，其特征在于：所述DAB變換器包含原邊側、輔助電感、高頻變壓器和副邊側，所述DAB變換器的控制方法采用移相控制，所述原邊側為全橋逆變電路，將直流電轉換為高頻方波，經過輔助電感、高頻變壓器轉換為幅值、相位不同的高頻方波，所述副邊側為全橋整流電路，將變換后的高頻方波轉換為直流電。

5.根據權利要求3所述的一種用于DAB變換器的雙向電能計量裝置，其特征在于：所述信號調理模塊將收到的電壓、電流信號分別經過低通濾波器整形輸送至隔離模塊。

6.根據權利要求5所述的一種用于DAB變換器的雙向電能計量裝置，其特征在于：所述隔離模塊為光耦隔離電路，將收到的模擬電壓、電流信號進行隔離再輸送至雙向電能計量芯片。

7.根據權利要求1所述的一種用于DAB變換器的雙向電能計量裝置，其特征在于：所述雙向電能計量芯片對收到來自隔離變換模塊的電壓信號和電流信號通過內置ADC轉換成數字信號并計算，得出DAB變換器原邊側和副邊側的直流電壓、電流、功率和電能，并將其傳輸至微處理器。

8.根據權利要求7所述的一種用于DAB變換器的雙向電能計量裝置，其特征在于：所述雙向電能計量芯片計算瞬時功率的方式為：

P(t_k)＝u(t_k)·i(t_k) (1)

式中，P(t_k)為t_k時刻的瞬時功率，u(t_k)為t_k時刻的電壓，i(t_k)為t_k時刻的電流。設采樣間隔為Δt，單位周期中采樣N次，則平均功率表達式為：

因此單位周期內的電能為：

9.根據權利要求7所述的一種用于DAB變換器的雙向電能計量裝置，其特征在于：所述微處理器對收到來自雙向電能計量芯片的直流電壓、電流、功率和電能數據進行分析計算，確定DAB變換器的運行狀態并且計算出DAB變換器的轉換效率；微處理器通過顯示模塊顯示數據并通過存儲模塊存儲數據所述電源模塊供電方式為輔助電源供電；所述按鍵模塊用于通過微處理器對存儲模塊中的數據進行查詢或初始化操作以及切換顯示模塊的顯示內容；所述微處理器通過通訊模塊與上位機進行交互通訊。

進一步地，所述微處理器對數據的分析計算方法為：

式中，η為DAB變換器的轉換效率，W₁為DAB變換器原邊側的電能，W₂為DAB變換器副邊側的電能。當W₁,W₂＞0時，DAB變換器處于傳輸電網電能的狀態；當W₁,W₂＜0時，DAB變換器處于向電網反饋電能的狀態。

10.根據權利要求1所述的一種用于DAB變換器的雙向電能計量裝置，其特征在于：所述微處理器為STM32F103C8T6,所述顯示模塊為LCD顯示器,所述存儲模塊為EEPROM存儲器,所述通信模塊采用RS485通訊標準。