[發明專利]一種微型直線能量轉化系統用雙流單工復合儲能系統

在審

• 申請號: 202110990733.4
• 申請日: 2021-08-26
• 公開（公告）號: CN113746396A
• 公開（公告）日: 2021-12-03
• 發明（設計）人: 張賽飛;吳維;劉勇;吳晗;苑士華
• 申請（專利權）人: 北京理工大學;中北大學
• 主分類號: H02P25/064
• 分類號: H02P25/064;H02M3/155;H02M1/088;H02J7/34;H02J7/00
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 仇蕾安

本發明公開了一種微型直線能量轉化系統用雙流單工復合儲能系統，包括：H橋PWM驅動模塊、雙流單工DC?DC功率變換模塊和超級電容?蓄電池復合儲能模塊；所述超級電容?蓄電池復合儲能模塊、負載和繼電器K串聯為一個回路，H橋PWM驅動模塊和雙流單工DC?DC功率變換模塊分別與超級電容?蓄電池復合儲能模塊并聯，且H橋PWM驅動模塊和雙流單工DC?DC功率變換模塊之間并聯有第一濾波電容C1，雙流單工DC?DC功率變換模塊和超級電容?蓄電池復合儲能模塊之間并聯有第二濾波電容C2。

技術領域

本發明涉及能源動力技術領域，具體涉及一種微型直線能量轉化系統用雙流單工復合儲能系統。

背景技術

微型直線能量轉化系統，簡稱MFP中的直線電機在一個工作周期內既作為電機為活塞提供壓縮動能，又作為發電機輸出燃料、燃燒釋放化學能。其最大功率點出現在發電過程中，作為發電機時輸出的電能大于在電機模式下工作時所消耗的能量，產生了能量余差，需要配備儲能裝置將系統將不斷產生的能量余差存儲利用。此外，系統輸出電能在電動和發電模式之間切換會造成電功率瞬變，無法維持穩定的電能輸出，對直流母線上的電能質量影響較大，配備一定容量的儲能裝置可以起到維持電動/發電動態平衡，抑制功率波動和穩定電壓的作用。

因此，微型直線能量轉化系統的儲能裝置不但需要具備一定的能量存儲能力，來吸收系統不斷釋放的能量，還應滿足瞬時大功率充/放電和輸入/輸出高頻切換的需求。此外，微型直線能量轉化系統還需要具備功率雙向流動的功能，既作為能量源為直線電機提供能量，又作為能量回饋裝置吸收直線電機產生的能量。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種微型直線能量轉化系統用雙流單工復合儲能系統，根據微型直線能量轉化系統能量雙向流動單向工作的特點進行設計，可滿足能量雙向流動的需求，并在同一時間段實現能量單向工作，可以減少擾動，節省能源；整個復合儲能系統結構簡單，質量輕，成本低，響應速度快，減少電流瞬時沖擊小，有助于在提高活塞膨脹作功能量的饋能效率的同時降低瞬時電流對蓄電池壽命的損害。

本發明的技術方案為：一種微型直線能量轉化系統用雙流單工復合儲能系統，包括：H橋PWM驅動模塊、雙流單工DC-DC功率變換模塊和超級電容-蓄電池復合儲能模塊；

所述超級電容-蓄電池復合儲能模塊、負載和繼電器K串聯為一個回路，H橋PWM驅動模塊和雙流單工DC-DC功率變換模塊分別與超級電容-蓄電池復合儲能模塊并聯，且H橋PWM驅動模塊和雙流單工DC-DC功率變換模塊之間并聯有第一濾波電容C1，雙流單工DC-DC功率變換模塊和超級電容-蓄電池復合儲能模塊之間并聯有第二濾波電容C2。

優選地，所述H橋PWM驅動模塊包括：四個三極管開關Q1、Q2、Q3、Q4和四個續流二極管D1、D2、D3、D4；四個續流二極管D1、D2、D3、D4分別并聯在四個三極管開關Q1、Q2、Q3、Q4的兩端；第一三極管開關Q1與第三三極管開關Q3串聯為第一支路，第二三極管開關Q2與第四三極管開關Q4串聯為第二支路，第一支路和第二支路并聯；直線能量轉化系統一端接入第一三極管開關Q1與第三三極管開關Q3之間，另一端接入第二三極管開關Q2與第四三極管開關Q4之間。

優選地，所述四個續流二極管D1、D2、D3、D4均為MOS-FET續流二極管。

優選地，所述雙流單工DC-DC功率變換模塊包括：四個三極管開關q1、q2、q3、q4，一個儲能電感L和四個續流二極管d1、d2、d3、d4；四個續流二極管d1、d2、d3、d4分別并聯在四個三極管開關q1、q2、q3、q4的兩端；第五三極管開關q1與第七三極管開關q3串聯為第三支路，第六三極管開關q2與第八三極管開關q4串聯為第四支路，第三支路與H橋PWM驅動模塊并聯，第四支路與超級電容-蓄電池復合儲能模塊并聯；儲能電感L的一端接入第五三極管開關q1與第七三極管開關q3之間，另一端接入第六三極管開關q2與第八三極管開關q4之間。

優選地，所述四個續流二極管d1、d2、d3、d4均為MOS-FET續流二極管。