教學(xué)逆變系統(tǒng)模塊的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于電子技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種新型教學(xué)逆變系統(tǒng)模塊。
【背景技術(shù)】
[0002] 微網(wǎng)是智能電網(wǎng)發(fā)展的一個(gè)重要方面，向大學(xué)生展示并教授由光伏、風(fēng)力發(fā)電等 裝置組成的微網(wǎng)知識(shí)，對(duì)推動(dòng)我國智能電網(wǎng)發(fā)展起著至關(guān)重要的作用。研制用于教學(xué)的包 含光伏、風(fēng)力發(fā)電、儲(chǔ)能等裝置的微網(wǎng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，對(duì)分布式電源及智能電網(wǎng)都有著極其有效 的推廣作用。
[0003] 微網(wǎng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)主要包括太陽能發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電、儲(chǔ)能、單相變頻逆變、三相并網(wǎng)逆 變、直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)、直流負(fù)載等。要想使實(shí)驗(yàn)平臺(tái)中各個(gè)部分組成微網(wǎng)，在一個(gè)系統(tǒng)中同時(shí) 運(yùn)行，需要將光伏、風(fēng)機(jī)、蓄電池等連接到一個(gè)統(tǒng)一的母線上。目前主要有交流和直流兩種 母線類型。交流母線與傳統(tǒng)電網(wǎng)更為貼近，在保證該母線電壓、頻率、相位與電網(wǎng)相同時(shí)，即 可并網(wǎng)，但需要利用逆變裝置將直流電流逆變成交流電流。直流母線較交流母線，控制上相 對(duì)容易，功率及電壓控制均可歸結(jié)為直流母線電壓控制，采用DC/DC電路就可將微網(wǎng)中新 能源發(fā)出的電能并入到直流母線上。微網(wǎng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)中的光伏、蓄電池、超級(jí)電容等均為直流 型器件，采用直流母線較為合適。直流母線電壓選擇為48V，主要基于以下兩點(diǎn)考慮：
[0004] (1)、該實(shí)驗(yàn)平臺(tái)做為學(xué)生科研學(xué)習(xí)的試驗(yàn)平臺(tái)，電壓超過安全電壓太高則很難保 證學(xué)生實(shí)驗(yàn)時(shí)候安全。
[0005] (2)、實(shí)驗(yàn)平臺(tái)功率要能達(dá)到500W，直流母線電壓較低時(shí)，直流電流要較大才能達(dá) 到額定功率，這將增加實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的成本。實(shí)驗(yàn)平臺(tái)采用48V直流母線標(biāo)準(zhǔn)，最大電流可達(dá)到 20A〇
[0006] 為讓學(xué)生直觀的了解到各種新能源的特性及其換流電路，將各個(gè)功能電路以模塊 化的形式區(qū)分開來，該實(shí)驗(yàn)平臺(tái)可劃分成以下幾個(gè)模塊：太陽能發(fā)電模塊、風(fēng)力發(fā)電模塊、 儲(chǔ)能模塊、單相逆變模塊、三相并網(wǎng)模塊及直流負(fù)載模塊。
[0007] 太陽能發(fā)電模塊利用DC/DC電路將光伏電能傳輸?shù)街绷髂妇€上，并可利用該DC/ DC電路實(shí)現(xiàn)MPPT功能。風(fēng)機(jī)發(fā)出三相交流電流，通過整流橋后變成直流，然后再利用DC/ DC電路將風(fēng)機(jī)發(fā)出的電能傳輸?shù)街绷髂妇€上，該模塊同樣需要實(shí)現(xiàn)MPPT功能。儲(chǔ)能模塊的 儲(chǔ)能設(shè)備主要是蓄電池和超級(jí)電容，二者可利用同類型的DC/DC電路，實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能模塊與直 流母線能量傳遞。三相逆變模塊，主要將直流電能轉(zhuǎn)換成三相交流電能傳送到電網(wǎng)或是三 相負(fù)載上，該逆變模塊還可將三相電網(wǎng)上電能通過PWM整流方式傳輸?shù)街绷髂妇€上，供實(shí) 驗(yàn)平臺(tái)上直流用電設(shè)備使用。其余的用電設(shè)備多通過單相逆變模塊及DC/DC模塊與直流母 線相連。實(shí)驗(yàn)平臺(tái)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。
[0008]圖1所示的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)中太陽能發(fā)電模塊、風(fēng)力發(fā)電模塊、儲(chǔ)能模塊及直流負(fù)載模 塊、三相逆變模塊均需要MOSFET驅(qū)動(dòng)電路、電壓電流采樣調(diào)理電路，主控制板等。如果每個(gè) 模塊都獨(dú)立布置這些電路，既耗時(shí)，又不利于學(xué)生理解電路中各個(gè)功能。所以有必要將各個(gè) 模塊中的功能細(xì)化，將實(shí)現(xiàn)同樣功能的電路做成模塊，將各個(gè)功能模塊組成圖1中所示的 各個(gè)模塊；為了能更有利于教學(xué)和實(shí)訓(xùn)特開發(fā)了本教學(xué)逆變系統(tǒng)模塊。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本發(fā)明的目的在于提供一種用于直流微網(wǎng)系統(tǒng)，可工作在PffM整流、并網(wǎng)逆變及 獨(dú)立逆變狀態(tài)下的能量可雙向流動(dòng)的教學(xué)逆變系統(tǒng)模塊。
[0010] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案：教學(xué)逆變系統(tǒng)模塊，包括主控 制器、直流接觸器、IPM逆變器、濾波電路、隔離變壓器、直流接觸器驅(qū)動(dòng)、電壓電流采樣電路 I、調(diào)理電路I、IPM驅(qū)動(dòng)電路、保護(hù)邏輯電路、電壓電流采樣電路II、調(diào)理電路II、A/D轉(zhuǎn)換 器、交流接觸器和交流接觸器驅(qū)動(dòng)；所述IPM逆變器通過直流接觸器與直流母線相連，所述 直流接觸器通過直流接觸器驅(qū)動(dòng)與主控制器相連，所述IPM逆變器通過濾波電路及隔離變 壓器后，分別經(jīng)過交流接觸器后與負(fù)載及電網(wǎng)相連，所述交流接觸器通過交流接觸器驅(qū)動(dòng) 與主控制器相連，所述IPM逆變器通過IPM驅(qū)動(dòng)電路和保護(hù)邏輯電路與主控制器相連，所述 直流接觸器和IPM逆變器之間連接電壓電流采樣電路I，所述電壓電流采樣電路I連接到調(diào) 理電路I，所述調(diào)理電路I分別連接到保護(hù)邏輯電路和A/D轉(zhuǎn)換器，所述濾波電路和隔離變 壓器之間連接電壓電流采樣電II，所述電壓電流采樣電路II連接到調(diào)理電路II，調(diào)理電路 II分別連接到A/D轉(zhuǎn)換器和主控制器，所述A/D轉(zhuǎn)換器與主控制器相連。
[0011] 優(yōu)選地，所述主控制器采用型號(hào)為TMS320F28335的DSP處理器。
[0012] 優(yōu)選地，所述IPM逆變器采用IGBT器件作為開關(guān)器件。
[0013] 優(yōu)選地，所述IPM逆變器采用型號(hào)為PM50RLA120的IPM。
[0014] 優(yōu)選地，所述電壓電流采樣電路分別采用電壓傳感器和電流傳感器進(jìn)行電壓電流 米樣。
[0015] 優(yōu)選地，所述電壓傳感器和電流傳感器均為霍爾傳感器，所述電壓傳感器采用 TBV10/20系列霍爾電壓傳感器，所述電流傳感器采用TBC-D系列霍爾電流傳感器。
[0016] 優(yōu)選地，所述A/D轉(zhuǎn)換器的型號(hào)為AD7606。
[0017] 優(yōu)選地，所述IPM驅(qū)動(dòng)電路包括光電親合器，所述光電親合器的型號(hào)為HCPL4504。
[0018] 優(yōu)選地，所述逆變系統(tǒng)模塊還包括IXD顯示，所述的IXD顯示與控制器相連。
[0019] 優(yōu)選地，所述逆變系統(tǒng)模塊還包括鍵盤，所述的鍵盤與控制器相連。
[0020] 本發(fā)明的可工作在多種模式下的逆變器系統(tǒng)，為微網(wǎng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的一部分，既可將 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的電能傳送到電網(wǎng)，又可將電網(wǎng)電能通過PWM整流方式輸送到微網(wǎng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上， 供其他用電設(shè)備使用。該教學(xué)逆變系統(tǒng)模塊作為直流微網(wǎng)系統(tǒng)中電壓調(diào)節(jié)器使用，還可將 直流微網(wǎng)作為電網(wǎng)的備份電源，在電力系統(tǒng)故障時(shí)，向重要負(fù)載供電。
【附圖說明】
[0021] 圖1為實(shí)驗(yàn)平臺(tái)結(jié)構(gòu)圖；
[0022] 圖2為教學(xué)逆變系統(tǒng)模塊件結(jié)構(gòu)圖；
[0023] 圖3為霍爾電壓傳感器電路圖；
[0024] 圖4為霍爾電流傳感器電路圖；
[0025] 圖5為電壓跟隨及偏置電路；
[0026] 圖6為頻率檢測(cè)電路；
[0027] 圖7為比較及觸發(fā)電路；
[0028] 圖8為絕對(duì)值電路；
[0029] 圖9為保護(hù)邏輯電路圖；
[0030] 圖10為IPM部分驅(qū)動(dòng)電路；
[0031 ] 圖11接觸器驅(qū)動(dòng)電路。
【具體實(shí)施方式】
[0032] 下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描述。
[0033] 教學(xué)逆變系統(tǒng)模塊，包括主控制器、直流接觸器、IPM逆變器、濾波電路、隔離變壓 器、直流接觸器驅(qū)動(dòng)、電壓電流采樣電路I、調(diào)理電路I、IPM驅(qū)動(dòng)電路、保護(hù)邏輯電路、電壓 電流采樣電路Π 、調(diào)理電路II、A/D轉(zhuǎn)換器、交流接觸器和交流接觸器驅(qū)動(dòng)；所述IPM逆 變器通過直流接觸器與直流母線相連，所述直流接觸器通過直流接觸器驅(qū)動(dòng)與主控制器相 連，所述IPM逆變器通過濾波電路及隔離變壓器后，分別經(jīng)過交流接觸器后與負(fù)載及電網(wǎng) 相連，所述交流接觸器通過交流接觸器驅(qū)動(dòng)與主控制器相連，所述IPM逆變器通過IPM驅(qū)動(dòng) 電路和保護(hù)邏輯電路與主控制器相連，所述直流接觸器和IPM