[發明專利]基于三端口換流的數字鐵塔在線監測裝置多源自供電系統

在審

• 申請號: 202110267271.3
• 申請日: 2021-03-11
• 公開（公告）號: CN113113963A
• 公開（公告）日: 2021-07-13
• 發明（設計）人: 魏業文;聶俊波;何健;葉峰;方宏;竇富城
• 申請（專利權）人: 三峽大學
• 主分類號: H02J9/00
• 分類號: H02J9/00;H02J1/10;H02J1/08;H02J1/14
• 代理公司: 宜昌市三峽專利事務所 42103
• 代理人: 吳思高

1.基于三端口換流的數字鐵塔在線監測裝置多源自供電系統，其特征在于該系統包括：

光伏發電單元(1)、風力發電單元(2)、卡環取電單元(3)、儲能單元(8)；三端口DC-DC變換器(9)；

光伏發電單元(1)、風力發電單元(2)、卡環取電單元(3)分別通過DC-DC變流器(4)、第一AC-DC變流器(5)、第二AC-DC變流器(6)連接直流母線(7)；

直流母線(7)連接三端口DC-DC變換器(9)；

儲能單元(8)連接三端口DC-DC變換器(9)，三端口DC-DC變換器(9)連接直流負載(10)；

三端口DC-DC變換器(9)連接儲能控制電路。

2.根據權利要求1所述基于三端口換流的數字鐵塔在線監測裝置多源自供電系統，其特征在于：所述三端口DC-DC變換器(9)包括電感L1、L2，電容C1、C2、C3，二極管D1～D7；所述儲能控制電路包括開關管S1～S3；

多源供電單元V_in正極連接電感L1一端，電感L1另一端分別連接二極管D1陽極、二極管D2陽極；

二極管D1陰極分別連接電容C1正極、電感L2一端，電感L2另一端連接電容C3正極，電容C3負極分別連接電容C2負極、負載V₀負極；

二極管D2陰極分別連接電感L2另一端、二極管D3陽極、開關管S2源極；二極管D3陰極連接開關管S3源極，開關管S2漏極連接二極管D4陽極；

開關管S3漏極、二極管D4陰極均連接開關管S1源極；

多源供電單元V_in負極分別連接電容C1負極、開關管S1漏極、二極管D5陰極、電容C4負極；二極管D5陽極連接電容C3負極；

電感L2另一端連接二極管D6陽極，二極管D6陰極分別連接電容C4正極、二極管D7陽極；

二極管D7陰極分別連接電容C2正極、負載V₀正極。

3.根據權利要求1或2所述基于三端口換流的數字鐵塔在線監測裝置多源自供電系統，其特征在于：該系統分為三種工作模式：單輸入單輸出模式、單輸入雙輸出模式、雙輸入單輸出模式：

單輸入單輸出模式：當多種電源產生的電能大于負荷所需電能，并且此時儲能電池處于充滿狀態時，此時三端口DC-DC變換器(9)處于單輸入單輸出模式，電源產生的電能直接供給負荷；

單輸入雙輸出模式：當多種電源產生的電能大于負荷所需電能，并且此時儲能電池處于未充滿狀態時，此時三端口DC-DC變換器(9)處于單輸入雙輸出模式，電源產生的電能除了流向負荷，還會流入儲能單元(8)；

雙輸出單輸入模式：當多種電源產生的電能小于負荷所需電能，此時系統調動儲能電池進行供電，此時三端口DC-DC變換器(9)處于單輸入單輸出模式，電源產生的電能和儲電池儲存的電能都流向負荷。

4.根據權利要求3所述基于三端口換流的數字鐵塔在線監測裝置多源自供電系統，其特征在于：首先采集多源供電單元的電壓電流，從而得到輸入功率P_in、然后采集儲能單元(8)電壓V_b以及負載電壓電流，從而得到輸出功率P_out；儲能單元(8)電壓的最大值、最小值分別為V_bmax和V_bmin；

當P_in≥P_out且V_bmax＝V_b時，電路工作在單輸入單輸出模式，多源供電單元對負載單獨供電；

當P_in≥P_out且V_bmax＞V_b，電路工作在單輸入雙輸出模式，多源供電單元為負載與儲能單元(8)供電；

當P_in＜P_out且V_bmin＜V_b，多源供電單元和儲能單元(8)共同對負載供電；

控制器通過計算占空比的脈寬調制信號，以調節輸出電壓和輸入功率，并驅動開關管動作，實現在條件變換期間對電路連續控制；同時，通過監測多源供電單元、儲能單元(8)和負載單元的功率變化，實時反饋和改變控制電路的工作模式，如果各單元的供電功率不變，則繼續檢測信號，使系統按當前模式運行；如果各單元的供電功率發生改變，則切換工作模式，改變開關管及二極管工作狀態，改變功率流動路徑，切換工作模式。