[实用新型]大功率双向多路直流模拟电源

说明书

技术领域

本实用新型属于变流设备测试技术领域，具体涉及用于测试各种DC/DC，DC/AC等大功率变流设备各项性能指标的模拟直流电源。

背景技术

21世纪是环保与节能的世纪，在这段时间内各种新能源技术(如光伏发电，电动汽车、双源无轨电车)和大功率储能设备(如超级电容组，NaS电池组)均得到大量的应用。而在这些应用领域内，DC/DC单元和DC/AC单元均为核心部件之一，它的性能关系到各系统的功能、利用率、可靠性等技术指标。因此需要一个综合性的测试平台，能够检测各种DC/AC、DC/DC变流设备的各项性能指标，保证这些变流设备的性能符合相关标准和用户要求。

但是目前市场上的测试平台大部分均为专用测试平台，即只对某一类产品进行测试(如光伏电池阵列电池模拟电源)，若需对多种不同类型产品测试，则需多台专用测试平台。这无疑会增加设备测试成本。

现有技术的缺点：

目前，国内外通用的模拟直流电源，通常为专用设备，即只能模拟单一化学能电池或者太阳能电池板阵列，且这些电源设备容量较小，市场价格较高。随着储能技术的发展，越来越多的高能量密度的电池在工业中得到了应用，使得直流变流设备的功率需求越要越大，这就要求测试这些变流设备的测试平台的功率也越来越大，电压越来越高，并且有的大功率光伏逆变器需要两路(或者多路)独立的直流模拟电源，来模拟两条(或多条)独立的光伏阵列电压－电流曲线。此外常见直流供电设备的电压等级多样化，使得测试平台很难同时满足这些要求。比如光伏逆变器有1kV和1.5kV两种直流电压等级，地铁牵引逆变器有750V和1500V两种直流电压等级，双源无轨电车的电压等级各地区均不相同(北京市采用600V)。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种用于变流设备测试领域的直流模拟电源，用来解决目前直流设备测试成本高，容量小不易扩充，电压等级和功能单一等问题，以满足更多的测试需求。

本实用新型具体采用如下技术方案：

一种大功率双向多路直流模拟电源，其特征在于由至少两个相互隔离的模拟直流电源单元组成，各模拟直流电源单元包括相互串联的一个AC/DC变换器和一个DC/DC变换器，各AC/DC变换器的输入端分别连接输入变压器的一个次边绕组，各DC/DC变换器的输入端分别并联一个电容，输出端正极分别串联一个二极管，各二极管两端分别并联一个开关。

优选地，所述DC/DC变换器由两相或多相交错并联Buck型双向DC/DC变换器组成。

进一步优选地，所述DC/DC变换器包含LCL型滤波电路，其前级电感采用磁耦合电感并联输出。

本实用新型具有如下有益效果：

1.本实用新型功能多样化，只需根据实际应用采用不同的控制策略，不需要更改硬件，就可以扩充功能。第一可以作为模拟化学能或者光伏电池电源系统使用(如模拟光伏电池阵列伏安特性曲线和NaS电池、动力电池和超级电容充放电曲线)；第二可作为可充电式化学能电池(锂电池、镍镉电池、镍氢电池)的充放电设备使用；第三可用作直流电网(比如地铁直流电网、双源电动车直流电网)的模拟设备，第四可作为直流电子模拟负载使用。

2.本实用新型通过采用隔离DC电源单元之间的串并联使用，来扩充容量和电压等级，用简单的办法解决了电压等级需求多样化、容量大型化的问题，其中多路隔离输出，每路输出采用相同结构标准化的电源单元组成，通过输入变压器次边绕组实现隔离，多路输出之间可串、可并，也可独立使用，易于实现模拟电源容量和电压的扩充。

3.两路直流输出配合使用时，一路模拟正常电压，另一路模拟干扰电压，可以在最贴近实际情况下测试直流输入设备，或者每路模拟不同的电流电压(或光伏阵列)曲线。

4.每个电源单元的前端采用PWM可控整流器，便于实现功率的双向流动，稳定后端DC/DC的直流输入电压，大大减少交流输入的电流谐波，提高功率因素。

5.每个电源单元的后端DC/DC变换器采用两路或多路双向小功率DC/DC模块通过磁耦合的LCL滤波电感并联输出，实现了直流电感的解耦磁集成和交流电感的耦合磁集成，在每个IGBT开关频率不变的条件下，提高了等效开关频率，大大降低了输出的电流纹波和噪声。

6.多相交错并联技术运用可以减小输出纹波，从而减小输出滤波器的尺寸，降低功率器件的电流应力，容易引入一些优秀的控制方法，以提高变换器效率。