INAMICS DCP 雙向直流變換器工作原理

2021-01-16 電子發燒友
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INAMICS DCP 雙向直流變換器工作原理

周碧俊 發表於 2018-08-20 14:56:21

SINAMICS DCP是西門子全新一代的雙向直流-直流變頻器，它的功能異常強大，頂級的設計理念為客戶提供了全新的直流母線解決方案，被廣泛應用於工業領域、能源領域、船舶領域、電力領域等，受到業界客戶的高度認可


率西門子的SINAMICS DCP 產品可以廣泛應用到充電樁、電動汽車、儲能系統、電池仿真、電驅船舶以及峰值功率的吸收等需要進行能量變換的場合。特別適合應用到儲能和節能的系統當中。其典型應用如下圖所示，可以連接各種儲能介質和直流源。其也可以作為傳統的驅動系統的一個組成部分，從而提高整個系統的能源利用效

電路原理

降壓電路

Boost電路可以實現直流電壓的提升，簡單來說就是可以將較低的直流電壓泵升成一個較高的直流電壓，其工作狀態如下圖所示：這時輸入電壓低於輸出電壓

狀態1時，如圖3所示，兩個IGBT導通，輸入側直流電源通過電抗器進行短路，對中間迴路的電抗器進行充電儲能。

DCP從狀態1切換到狀態2時，其中導通的下橋臂的IGBT關斷，由於電流不能突變，其對應上橋臂IGBT的續流二級管導通。電抗器的電壓的極性反向，這是輸入側直流電源與電抗器順向串聯疊加到輸出側，從而給輸出側充電並不斷抬高輸出的高壓。這就是BOOST電路的工作原理，由於是橋式電路，同樣的道理，另外兩個IGBT工作可以實現從輸出側到輸入側的電壓泵升。

升壓電路

Buck電路簡單來說就是可以實現當輸入側直流電壓高於輸出側直流電壓時，保證DCP的正常工作，並持續實現對輸出側的充電過程。其工作狀態如下圖所示：這時輸入電壓高於輸出電壓。


狀態1時，兩個IGBT導通，輸入側直流電源對中間迴路的電抗器進行充電儲能，這時輸入直流電源通過中間迴路的電抗器直接向輸出側充電，輸出的電壓與電抗器兩端的電壓順向串聯等於輸入側直流電源電壓。DCP從狀態1切換到狀態2時，其中導通的上橋臂的IGBT關斷，由於電流不能突變，其對應下橋臂IGBT的續流二極體導通。電抗器的電壓的極性反向，這時中間迴路的電抗器存儲的能量繼續向輸出進行充電，從而能逐步升高出側的電壓。這就是BUCK電路的工作原理，由於是橋式電路，同樣的道理，另外兩個IGBT工作可以實現從輸出側到輸入側以BUCK電路的方式對輸入側進行充電。

SINAMICS DCP 雙向直流變換器具有六大特性

1、SINAMICS DCP可以實現雙向的DC-DC變換，通過BUCK/Boost電路實時實現升壓和降壓。

2、過載能力可以達到150%，既可以實現恆壓控制也可以實現恆流控制。

3、0V-800V的寬電壓範圍的工作特性是晶振對手所無法企及的。

4、集成的MPPT（最大功率點跟蹤）功能，可以方便的集成到太陽能光伏系統中。

5、弱DCP用於電池充電設備還可以使用集成的電池充電特性曲線功能。

6、DCP集成控制單元CUD，並標配了PROFIBUS DP通訊接口，還可以使用附件CBE20擴展為PROFINET接口，通過使用大家都非常熟悉的STARTER軟體可以很方便的進行調品

案例

在試驗臺行業。現在的純電動汽車的實驗，為了能真實再現道路車載狀態，就用車載電池組來做實驗。可是問題來了，蓄電池組的容量你懂的，沒幾個小時就沒電了。換電池組，充電，這些工作忒不方便了。於是，DCP就派上用場了，它可以真實的模擬直流電池組的伏安特性。所以，用DCP代替電池組給純電動汽車供電，等同於蓄電池組供電。這樣試驗數據是真實的，而且不用總換電池了。很方便吧？

再比如，用到直流電壓DC/DC變換的場合，這個就是電子變壓器，而且是大容量的。像不同電壓等級的直流母線，如果想連接在一起，就用這個做變壓，實現共直流母線。共直流母線往往都是電動和發電混合的系統，他們可以互相在利用，實現低能耗的指標。
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