一种多模逆变控制系统的制作方法

1.本发明涉及储能领域，尤其涉及一种多模逆变控制系统。


背景技术：

2.近年来，储能材料技术发展迅速，越来越多的移动式储能被应用， 尤其在野战过程中，常常需要有合适的储能电源。储能系统均采用了 逆变技术，但传统的逆变技术仅仅输出直流或交流能量，无法针对特 殊情况对电网进行倒供电，此外部分的情况下可能会因为过压、过温、 过流而产生输出不稳定，进而导致野战的储能系统出现极不稳定的输 出，影响作战的状态。


技术实现要素：

3.为了解决上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种 多模逆变控制系统，以解决逆变器输出易产生过热、过压等，进而产 生不稳定输出的问题。
4.本专利提供了一种多模逆变控制系统，包括升压模块、逆变模块、 滤波模块、输入电压电流采样模块、输出电压电流采样模块、并网通 断控制模块、逆变控制模块、保护电路；所述升压模块将直流电压升 高供给到所述逆变模块；所述滤波模块和所述并网通断控制模块收到 所述逆变控制模块控制指令；所述保护电路接在所述输入电压电流采 样模块和所述输出电压电流采样模块上；所述输入电压电流采样模块 和所述输出电压电流采样模块的输出送至所述逆变控制模块。
5.优选地，所述升压模块采用升压斩波电路，由开关管、电容、电 感和二极管组成，通过控制开关管的通断，获得占空比的变化，进而 获得输出电压的提升。
6.优选地，所述逆变模块采用半桥结构，采用相同型号的开关管， 所述逆变模块的输出电压与交流电网的电压关系矢量相等，进一步， 利用电压值确定输出电流矢量的幅值和相位。
7.优选地，所述滤波模块对逆变模块的输出电流的谐波畸变率进行 控制，控制所述谐波畸变率不超过5％，通过电感与电容的选型进行 以截止频率为界限的滤波。
8.优选地，所述输入电压电流采样模块采用分压电阻的方式进行电 压的明确，电压电流通过变比为1000∶1的方式转化为小电流，进而 利用电阻转为为电信号，获得送至所述逆变控制模块。
9.优选地，所述输出电压电流采样模块采用滞回比较方式，对多个 电压、电流进行比较，以确定它们是否超过了最大与最小电流和电压 的数值；最大与最小的电流和电压定值为额定值的200％和20％的额 定值；当所述输出电压电流采样模块采集到的电压与电流超过最大和 最小定值时送至所述逆变控制模块的数值为所述最大和最小定值。
10.优选地，所述并网通断控制模块以输入单位功率因素运行时，逆 变器输出电流与电网电压的相位和频率相同，通过控制逆变器输出电 压矢量的幅值和相位来控制输出电流矢量的幅值和相位。
11.优选地，所述保护电路与所述输入电压电流采样模块和所述输出 电压电流采样模块连接，在所述输入电压电流采样模块和所述输出电 压电流采样模块采样过程中，利用比较器对比电压和电流是否超过过 压信号定值和过流信号定值。
12.同现有技术相比，本发明的有益效果体现在：
13.(1)本发明中采用多模的输出方式，可以单独向电网供电并与电 网具有相同的频率和幅值；
14.(2)本发明中采用输入输出的比较模块，多模逆变控制系统可以 保证系统不会因过压、过流使逆变过程产生不稳定的输出波动。
附图说明
15.图1为本发明提出的一种多模逆变控制系统结构图；
16.图2为本发明提出的一种多模逆变控制系统的升压模块的电路 图；
17.图3为本发明提出的一种多模逆变控制系统的逆变模块的电路 图；
18.图4为本专利提出的一种多模逆变控制系统的保护电路图；
19.图5为本专利提供的一种多模逆变控制系统的输入电压电流采 样模块电路图；
20.图6为本专利提供的一种多模逆变控制系统中逆变控制模块的 igbt驱动电路图。
具体实施方式
21.为了能够进一步了解本发明的结构、特征及其他目的，现结合所 附较佳实施例附以附图详细说明如下，本附图所说明的实施例仅用于 说明本发明的技术方案，并非限定本发明。
22.如图1所示，为本发明提出的一种多模逆变控制系统结构图。所 述野战光储能电源箱包括电压测量模块、温度测量模块、电池组、主 控模块、从控模块、驱动模块、均衡模块、光电池组输出模块。其中， 所述电压测量模块提取所述电池组的电压值；所述温度测量模块用于 测量所述电池组的温度；所述主控模块和所述从控模块共同控制所述 驱动模块；所述电池组经过所述驱动模块向所述光电池组输出模块提 供电压；所述均衡模块连接所述电池组的输出。
23.所述滤波模块在光伏逆变并网系统中，对逆变器输出电流的谐波 要求较为严格，一般要求并网电流的总谐波畸变率(thd)}5％，因 此对逆变器的输出滤波器的设计尤为关键。对于中小功率逆变器，由 于开关频率较高，一般采用l或lc滤波器；对于大功率逆变器，由于 开关频率不高、为了降低滤波器的体积和损耗，一般采用lcl滤波 器。对3kw功率逆变器，采用lc逆变器，接下来对逆变器的参数 选取进行分析。
24.对lc滤波器的设计，一般优先考虑滤波器的截止频率，目的是 为了消除逆变器输出电流中高于截止频率的大多数低次谐波。另外， 求外。lc滤波器的设计还需综合考虑滤波器的功率容量除满足系统 滤波参数需体积重量、因素。为了使逆变器输出电流能够接近正弦波， 虑到避免引起谐振问题，lc滤波器的截止频率取得良好的电流质量， 性价比等同时又考仁2sr lc需小于逆变输出电流中所含有的最低 次谐波频率，同时又要远大于基波频率。设f：为基波频率：f}}，；r，为最 低次谐波频率，那么可令截止频率f}_的取值如下：
25.10f1＜f＜f
min
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
26.在高频的pwm逆变器中，载波频率远大于10倍的基波频率止 频率几可选为载波频率的f＝0.1～0.2。
27.lc滤波器的体积和重量主要由电感决定，同时电感的大小直接 影响着输出电流纹波的大小，因此电感的大小设计十分重要。设输出 电流纹波为δi，那么由电感电压计算公式ul＝ldi/dt可以得到：
[0028][0029]
如图2所示，为本发明提出的一种多模逆变控制系统的升压模块 的电路图。系统的升压部分采用boost升压斩波电路。如图所示，s 为开关管，l为电感，vd为二极管，c为直流母线电容。设开关管 s的开关周期为t，占空比为d。当0＜t＜dt时，s开通，光伏电池 给电感l充电、且ul-upv。当dt＜t＜t时，s关断，此时光伏电池 和电感l同时给c充电，且ul＝u pv-ua}。根据电流伏秒平衡，电 感l在一个周期内的电流平衡，则有：
[0030][0031][0032]
如图3所示，为本发明提出的一种多模逆变控制系统的逆变模块 的电路图。由于当使用相同型号的开关管时，全桥逆变器相比于使用 半桥结构的逆变器能够达到更大的功率输出，所以使用更为普遍。所 述逆变模块为全桥逆变电路，逆变输出电压ua和电网电压ugrid满 足如下关系：
[0033]uac
＝u
grid
jwli
l
ꢀꢀꢀꢀꢀ
(5)
[0034]
式中，w为电网角频率，w＝2πf，f为电网频率。
[0035]
逆变并网控制的实现可描述如下：首先根据逆变器输出所需的有 功功率和无功功率的大小，以及电网电压矢量，确定输出电流矢量的 幅值和相位，然后根据式(5)，便可计算得到逆变器输出电压矢量的幅 值和相位。当并网系统以输入单位功率因素运行时，逆变器输出电流 与电网电压的相位和频率相同，此时输出电流与输出电压是一种矢量 关系。因此，可以通过控制逆变器输出电压矢量的幅值和相位来控制 输出电流矢量的幅值和相位。
[0036]
如图4所示，为本发明提出的一种多模逆变控制系统的保护电路 图。前级boost电路输出直流一母线dcidc电压urw的检测电路， 电压分为两路进入dsp，一路经过lm239组成的滞回比较器，提供 过压保护；一路经tl074电压跟随器后送入dsp的aid模块，进行 电压值得测量。过压保护功能是通过在电路中加入电压比较器来实现 的，一般是在比较器同向端加一参考电压，而将需要检测的电压经过 电阴_分压后加到比较器的反向端。正常工作情况下，检测电压低于 参考电压时，比较器输出高电平：一旦检测电压高于参考电压时，比 较器立即输出低电入e_，此时-dsp可通过gpio口的电压跳变检测 到过压信号，并作出相应的动作。同时为了防正比较器在比较点附近 频繁的跳动，可以将比较器接成滞回比较器电路形式。
[0037]
如图5所示，为本发明提出的一种多模逆变控制系统的输入电压 电流采样模块电路图。欠压保护功能与过压保护的实现方式非常相似， 只是欠压保护是电压低j飞某一参
考值是比较器发生翻转，并输出低 电平，此时参考电压接在比较器的反向端。
[0038]
过流保护可先将电流信一号通过电阻转变成电压信号，然后再做 过压处理，pv电流检测电路中加入了过流保护电路。
[0039]
有时为了同时实现过压和欠压(或过流.与低电流)保护功能，可将 比较器接成了窗日比较器模式，将正常的检测电压(或检测电流)限定 在一定的范围内，超过范围则实现相应的保护功能，图3的ac电流 检测电路的比较器接成了“滞回 窗口比较器”的电路形式。
[0040]
如图6所示，为本发明提出的一种多模逆变控制系统中逆变控制 模块的igbt驱动电路图。在逆变电路中，功率场效应管的选取十分 重要，目前主要有功率mosfet和绝缘栅双极型晶体管igbt。和mosfet相比，igbt饱和压降更低，更适用于高电压、大电流场合。 本专利采用igbt模块，在设计igbt驱动电路时需要注意igbt有 一个2.5一s.ov的开启电压，有一个容性输入阻抗，对栅极电荷集 聚敏感、所以要保证有一低阻抗值的放电回路。驱动电路中，需要用 一个内阻值较小的驱动源对栅极电容进行放电，用来保证栅极控制电 压具有足够陡的前后沿，使得igbt的开关损耗小，同时在igbt开 通后，栅极驱动源需要提供足够大的功率，使得igbt不至退出饱和 而损坏。另外栅极驱动电路应对igbt具有保护功能，并且具有一定 的抗干扰能力。
[0041]
需要声明的是，上述发明内容及具体实施方式意在证明本发明所 提供技术方案的实际应用，不应解释为对本发明保护范围的限定。本 领域技术人员在本发明的精神和原理内，当可作各种修改、等同替换 或改进。本发明的保护范围以所附权利要求书为准。