[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

本發明公開了一種用于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；所述電壓采樣模塊和電流采樣模塊對DAB變換器原副邊側電壓電流信號進行采集，并通過信號調理模塊和隔離模塊傳輸至雙向電能計量芯片進行計量分析；通過通信模塊進行數據傳輸，便于遠程查詢；本發明能夠對DAB變換器原邊側和副邊側的電壓、電流、功率和電能進行實時監測；還能夠對所測得的數據進行分析從而得出DAB變換器的運行狀態和轉換效率。

技術領域

本發明屬于電力測量技術領域，具體涉及一種用于DAB變換器的雙向電能計量裝置。

背景技術

近年來，電力電子技術在節能減排上發揮了巨大的作用，新能源并網、電動汽車、航空電源系統、艦船電源系統等重要的應用場合對電力電子變換器的能量回收利用提出了新的要求，因此要求相應的變換器能夠具備功率雙向流動的特性。目前雙向DC/DC變換器在要求能量雙向流動的場合應用非常廣。其電路通常采用雙有源橋(Dual Active Bridge，DAB)拓撲結構。DAB變換器能實現開關管的零電壓開關技術，它具有開關損耗小、功率流向切換速度快等優點。

傳統交流變壓器在負載由輕載到滿載變化的過程中轉換效率會發生改變，與之相似，當負載狀態發生變化時，直流的DAB變換器的運行狀態以及轉換效率也會隨之變化，因此對DAB變換器電能計量的要求也要相應的發生改變；傳統的電能計量裝置是在交流條件下進行電能計量，因此無法適用于雙向直流DAB變換器的電能計量，本發明針對750V及以下低電壓直流系統中的DAB變換器，提出一種用于DAB變換器的雙向電能計量裝置。

發明內容

針對現有技術中傳統交流電能計量裝置無法適應DAB變換器雙向計量的要求以及無法監測DAB變換器在不同運行狀態下的轉換效率的不足，本發明提供了一種用于DAB變換器的雙向電能計量裝置，目的在于解決不同場景下DAB變換器對于電能輸出及反饋的電能計量。

為實現上述目的，本發明采用了如下的技術方案：

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訊模塊。

進一步地，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。

進一步地，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。

進一步地，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。

進一步地，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。

進一步地，所述隔離模塊包含光耦隔離電路，將收到的模擬電壓、電流信號進行隔離再將其輸送至雙向電能計量芯片。

進一步地，所述雙向電能計量芯片將來自隔離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。

進一步地，所述雙向電能計量芯片計算瞬時功率的方式為：