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，對推動我國智能電網(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、儲能等裝置的微網(wǎng)實驗平臺，對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)實驗平臺主要包括太陽能發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電、儲能、單相變頻逆變、三相并網(wǎng)逆 變、直流電機驅(qū)動、直流負載等。要想使實驗平臺中各個部分組成微網(wǎng)，在一個系統(tǒng)中同時 運行，需要將光伏、風(fēng)機、蓄電池等連接到一個統(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，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)實驗平臺中的光伏、蓄電池、超級電容等均為直流 型器件，采用直流母線較為合適。直流母線電壓選擇為48V，主要基于以下兩點考慮：
[0004] (1)、該實驗平臺做為學(xué)生科研學(xué)習(xí)的試驗平臺，電壓超過安全電壓太高則很難保 證學(xué)生實驗時候安全。
[0005] (2)、實驗平臺功率要能達到500W，直流母線電壓較低時，直流電流要較大才能達 到額定功率，這將增加實驗平臺的成本。實驗平臺采用48V直流母線標準，最大電流可達到 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，將各個功能電路以模塊 化的形式區(qū)分開來，該實驗平臺可劃分成以下幾個模塊：太陽能發(fā)電模塊、風(fēng)力發(fā)電模塊、 儲能模塊、單相逆變模塊、三相并網(wǎng)模塊及直流負載模塊。
[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電路實現(xiàn)MPPT功能。風(fēng)機發(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)機發(fā)出的電能傳輸?shù)街绷髂妇€上，該模塊同樣需要實現(xiàn)MPPT功能。儲能模塊的 儲能設(shè)備主要是蓄電池和超級電容，二者可利用同類型的DC/DC電路，實現(xiàn)儲能模塊與直 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 驗平臺上直流用電設(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。實驗平臺結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。
[0008]圖1所示的實驗平臺中太陽能發(fā)電模塊、風(fēng)力發(fā)電模塊、儲能模塊及直流負載模 塊、三相逆變模塊均需要MOSFET驅(qū)動電路、電壓電流采樣調(diào)理電路，主控制板等。如果每個 模塊都獨立布置這些電路，既耗時，又不利于學(xué)生理解電路中各個功能。所以有必要將各個 模塊中的功能細化，將實現(xiàn)同樣功能的電路做成模塊，將各個功能模塊組成圖1中所示的 各個模塊；為了能更有利于教學(xué)和實訓(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 獨立逆變狀態(tài)下的能量可雙向流動的教學(xué)逆變系統(tǒng)模塊。
[0010] 為了實現(xiàn)上述目的，本實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、電壓電流采樣電路 I、調(diào)理電路I、IPM驅(qū)動電路、保護邏輯電路、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；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載及電網(wǎng)相連，所述交流接觸器通過交流接觸器驅(qū)動 與主控制器相連，所述IPM逆變器通過IPM驅(qū)動電路和保護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)換器的型號為AD7606。
[0017] 優(yōu)選地，所述IPM驅(qū)動電路包括光電親合器，所述光電親合器的型號為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)實驗平臺的一部分，既可將 實驗平臺的電能傳送到電網(wǎng)，又可將電網(wǎng)電能通過PWM整流方式輸送到微網(wǎng)實驗平臺上， 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，向重要負載供電。
【附圖說明】
[0021] 圖1為實驗平臺結(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為頻率檢測電路；
[0027] 圖7為比較及觸發(fā)電路；
[0028] 圖8為絕對值電路；
[0029] 圖9為保護邏輯電路圖；
[0030] 圖10為IPM部分驅(qū)動電路；
[0031 ] 圖11接觸器驅(qū)動電路。
【具體實施方式】
[0032] 下面結(jié)合【具體實施方式】對本發(fā)明進行詳細的描述。
[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、電壓電流采樣電路I、調(diào)理電路I、IPM驅(qū)動電路、保護邏輯電路、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；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載及電網(wǎng) 相連，所述交流接觸器通過交流接觸器驅(qū)動與主控制器相連，所述IPM逆變器通過IPM驅(qū)動 電路和保護邏輯電路與主控制器相連，所述直流接觸器和IPM