專利名稱：直流總線三重Buck-Boost雙向DC-DC穩(wěn)壓儲能系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及ー種儲能節(jié)能 技術(shù),特別涉及ー種直流總線三重Buck-Boost雙向DC-DC穩(wěn)壓儲能系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
近年來，建筑行業(yè)得到了長足發(fā)展，電梯也得到越來越廣泛的應(yīng)用，而作為耗能大戶的電梯其運(yùn)行能耗十分驚人，通常情況下，一部普通電梯的日用電量在50KWH 150KWH之間，如果按照平均日用電量90KWH計(jì)算，到2011年年末，全國毎年電梯耗電總量將達(dá)到430億千瓦時以上，耗電量十分巨大。因此，對于電梯節(jié)能控制技術(shù)的研究，是具有十分重要的社會意義和經(jīng)濟(jì)價值的。根據(jù)電梯運(yùn)行原理，電梯減速制動時，電機(jī)處于發(fā)電工作狀態(tài)。目前電梯一般將制動產(chǎn)生的能量回饋到變流系統(tǒng)直流環(huán)節(jié)的電容中存儲，為防止變流系統(tǒng)中直流側(cè)過壓，對于這部分反饋制動能量，現(xiàn)有技術(shù)往往是將其通過大功率電阻耗散掉，這樣不僅對能量造成大量浪費(fèi)，同時由于電阻耗能會產(chǎn)生大量熱能，為了避免因高溫對電梯機(jī)房其他部分組件產(chǎn)生消極影響還需要裝空調(diào)等散熱設(shè)備，這會導(dǎo)致能量的二次浪費(fèi)。對于電梯制動所產(chǎn)生的能量，一種能量存儲節(jié)約技術(shù)是通過能量回饋裝置將其回饋至外部交流電網(wǎng)，但是在進(jìn)行實(shí)時回饋時，回饋的能量難以保證與電網(wǎng)保持同頻率同相位，而且回饋成分中的高頻部分會對電網(wǎng)的穩(wěn)定性產(chǎn)生沖擊，對電網(wǎng)造成“汚染”，電梯制動能量回饋的不連續(xù)性也難以保證回饋能量的質(zhì)量。因此需要ー種新的、更為有效的能量存儲方法。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型是針對電梯制動所產(chǎn)生的能量回饋電網(wǎng)時會造成對電網(wǎng)穩(wěn)定性的沖擊的問題，提出了 ー種直流總線三重Buck-Boost雙向DC-DC穩(wěn)壓儲能系統(tǒng)，利用三重Buck-Boost拓?fù)潆娐罚瑢?shí)現(xiàn)對交直交變流系統(tǒng)直流總線側(cè)電壓的穩(wěn)壓及儲能的作用，在不同環(huán)境下能實(shí)現(xiàn)充電和放電兩種功能，實(shí)現(xiàn)能量的雙向流動。本實(shí)用新型的技術(shù)方案為ー種直流總線三重Buck-Boost雙向DC-DC穩(wěn)壓儲能系統(tǒng)，包括微處理器，檢測與調(diào)理電路，通訊模塊及其接ロ電路，顯示電路，三重Buck-Boost電路和儲能器，檢測與調(diào)理電路采集外部交流電網(wǎng)的電壓和電流信號以及儲能器的電壓和電流信號，并將采樣信號進(jìn)行處理后輸入微處理器，微處理器與通訊模塊及其接ロ電路進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，微處理器輸出PWM信號控制三重Buck-Boost電路的開關(guān)器件，三重Buck-Boost電路輸出控制儲能器的充放電，微處理器將數(shù)據(jù)送顯示電路顯示。所述三重Buck-Boost電路由6個IGBT和3個儲能電感組成，6個IGBT每兩個串聯(lián)為ー組，三組并聯(lián)在直流總線上，三組IGBT的控制信號有脈沖驅(qū)動信號兩兩平移120度形成，每組的兩個串聯(lián)IGBT的連接點(diǎn)接一個儲能電感。本實(shí)用新型的有益效果在于本實(shí)用新型直流總線三重Buck-Boost雙向DC-DC穩(wěn)壓儲能系統(tǒng)，當(dāng)負(fù)載電機(jī)發(fā)電、變流系統(tǒng)直流總線側(cè)電壓升高時，系統(tǒng)工作在Buck模式，對直流總線側(cè)電壓進(jìn)行儲能并有穩(wěn)壓的作用；當(dāng)電機(jī)處于電動狀態(tài)，通過控制策略的變換，使系統(tǒng)工作在Boost模式，給電機(jī)提供能量，從而減少電機(jī)從電網(wǎng)中吸收的電量，因此本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了 “綠色節(jié)能”的目標(biāo)。本系統(tǒng)不僅能適用于電梯節(jié)能中，同樣也能用于起重機(jī)控制、軌道交通電カ系統(tǒng)控制以及新能源汽車等領(lǐng)域。而且使用簡單，只需將本實(shí)用新型并聯(lián)于變流系統(tǒng)直流總線上即可。

圖I為本實(shí)用新型直流總線三重Buck-Boost雙向DC-DC穩(wěn)壓儲能系統(tǒng)與電梯控制系統(tǒng)連接圖；圖2為本實(shí)用新型直流總線三重Buck-Boost雙向DC-DC穩(wěn)壓儲能系統(tǒng)控制結(jié)構(gòu)圖；圖3為本實(shí)用新型直流總線三重Buck-Boost雙向DC-DC穩(wěn)壓儲能系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu) 圖；圖4為本實(shí)用新型直流總線三重Buck-Boost雙向DC-DC穩(wěn)壓儲能系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施方式
如圖I所示，是本實(shí)用新型與電梯控制系統(tǒng)連接圖，本實(shí)用新型的使用比較簡単，只需將本系統(tǒng)的兩個輸入端并聯(lián)于變流系統(tǒng)直流母線電容兩端即可。如圖2所示，是本實(shí)用新型利用模糊控制實(shí)現(xiàn)電流閉環(huán)的結(jié)構(gòu)圖，利用模糊規(guī)貝1J，產(chǎn)生最合適的脈沖信號去控制IGBT的通斷，使儲能器的充放電電流滿足要求。由于模糊控制具有自適應(yīng)調(diào)節(jié)能力，因此本系統(tǒng)抗干擾能力強(qiáng)。圖2中，Iref為電流的給定值，I為實(shí)測電流值。如圖3所示，是本實(shí)用新型的系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖。整體硬件系統(tǒng)主要包括微處理器3、檢測與調(diào)理電路I、通訊模塊及其接ロ電路2、顯示電路6、三重Buck-Boost電路4和儲能器5。微處理器3分別與檢測調(diào)理電路I、通訊模塊及其接ロ電路2和顯示電路6相連；儲能器5及其三重Buck-Boost電路4存儲電梯系統(tǒng)制動能量并為電梯系統(tǒng)7運(yùn)行供電；檢測與調(diào)理電路I用于采集外部交流電網(wǎng)的電壓和電流信號以及儲能器5的電壓和電流信號，并將采樣信號進(jìn)行處理后輸入微處理器3 ;微處理器3利用通訊模塊及其接ロ電路2進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，微處理器3輸出PWM信號控制三重Buck-Boost電路4的開關(guān)器件，從而控制儲能器5件的充放電。如圖4所示，是本實(shí)用新型的系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，輸入側(cè)并聯(lián)在直流總線側(cè)，圖中電容Cl起穩(wěn)壓、濾波作用，Tl T6為6個IGBT，LI L3為3個儲能電感，C為儲能器，圖中三重Buck-Boost電路4的脈沖驅(qū)動信號是兩兩平移120度形成的，這樣使合成電流的紋波能降為最小。當(dāng)對儲能器C進(jìn)行充電時，Tl、T3、T5工作，T2、T4、T6截止，系統(tǒng)處于Buck模式；當(dāng)對超級電容組進(jìn)行放電時，T2、T4、T6工作，Τ1、Τ3、Τ5截止，系統(tǒng)處于Boost模式。
權(quán)利要求1.ー種直流總線三重Buck-Boost雙向DC-DC穩(wěn)壓儲能系統(tǒng)，其特征在于，包括微處理器，檢測與調(diào)理電路，通訊模塊及其接ロ電路，顯示電路，三重Buck-Boost電路和儲能器，檢測與調(diào)理電路采集外部交流電網(wǎng)的電壓和電流信號以及儲能器的電壓和電流信號，并將采樣信號進(jìn)行處理后輸入微處理器，微處理器與通訊模塊及其接ロ電路進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，微處理器輸出PWM信號控制三重Buck-Boost電路的開關(guān)器件，三重Buck-Boost電路輸出控制儲能器的充放電，微處理器將數(shù)據(jù)送顯示電路顯示。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述直流總線三重Buck-Boost雙向DC-DC穩(wěn)壓儲能系統(tǒng)，其特征在于，所述三重Buck-Boost電路由6個IGBT和3個儲能電感組成，6個IGBT每兩個串聯(lián)為ー組，三組并聯(lián)在直流總線上，三組IGBT的控制信號有脈沖驅(qū)動信號兩兩平移120度形成，每組的兩個串聯(lián)IGBT的連接點(diǎn)接一個儲能電感。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種直流總線三重Buck-Boost雙向DC-DC穩(wěn)壓儲能系統(tǒng)，檢測與調(diào)理電路采集外部交流電網(wǎng)的電壓和電流信號以及儲能器的電壓和電流信號，并將采樣信號進(jìn)行處理后輸入微處理器，微處理器與通訊模塊及其接口電路進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，微處理器輸出PWM信號控制三重Buck-Boost電路的開關(guān)器件，三重Buck-Boost電路輸出控制儲能器的充放電，微處理器將數(shù)據(jù)送顯示電路顯示。利用三重Buck-Boost拓?fù)潆娐?，?shí)現(xiàn)對交直交變流系統(tǒng)直流總線側(cè)電壓的穩(wěn)壓及儲能的作用，在不同環(huán)境下能實(shí)現(xiàn)充電和放電兩種功能，實(shí)現(xiàn)能量的雙向流動。適用于電梯節(jié)能、起重機(jī)節(jié)能、軌道交通電力節(jié)能控制以及新能源汽車等領(lǐng)域。
文檔編號H02J3/28GK202474879SQ20122011530
公開日2012年10月3日 申請日期2012年3月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月26日
發(fā)明者倪凱峰, 季漢川, 楊文煥, 楊追科 申請人:上海理工大學(xué)