一种模块化三端口直流变换器实验教学装置

本技术属于电力电子实验教学装置领域，更具体地，涉及一种模块化三端口直流变换器实验教学装置。

背景技术：

1、电力电子技术课程要求学生综合应用电路、信号等理论知识，解决实际工程问题。电力电子实验教学对培养学生理论联系实际、动手实践和科研创新至关重要。

2、目前电力电子实验教学多采用标准电力电子实验台，开设的实验内容多是验证性实验，采用的封闭式结构不利于学生进行硬件电路设计，实验拓扑相对固定，限制学生进行项目驱动式学习和创新能力的培养。标准电力电子实验台开设的直流变换器拓扑，多采用开环控制，缺少数字控制电路单元，主电路封闭且固定，无法培养学生系统整合能力和工程思维。随着新能源、储能技术的不断发展，新型多模式直流变换器拓扑也成为电力电子实验必不可少的内容。

技术实现思路

1、针对现有技术的缺陷和改进需求，本实用新型提供了一种模块化三端口直流变换器实验教学装置，其目的在于设计新型直流变换器实验教学装置，并提升装置的模块化、开放化、数字化和灵活性。

2、为实现上述目的，本实用新型提供了一种模块化三端口直流变换器实验教学装置，包括：三端口主电路单元，包括第一直流变换器和第二直流变换器，所述第一直流变换器的一端为第一端口，所述第二直流变换器的一端为第二端口，所述第一直流变换器的另一端与所述第二直流变换器的另一端共直流母线并联后作为第三端口；驱动电路单元和控制电路单元；所述控制电路单元连接所述驱动电路单元，用于通过所述驱动电路单元控制所述第一直流变换器和所述第二直流变换器的工作模式，以控制所述三端口主电路单元中各端口之间的能量流动。

3、更进一步地，所述第一直流变换器包括彼此连接的第一半桥功率电路和第一滤波电路，所述第二直流变换器包括彼此连接的第二半桥功率电路和第二滤波电路。

4、更进一步地，所述第一直流变换器为boost变换器，所述第二直流变换器为双向buck-boost变换器，所述boost变换器的输入端为所述第一端口；所述第一端口用于连接模拟光伏电池，所述第二端口用于连接模拟蓄电池，所述第三端口用于连接负载。

5、更进一步地，所述实验教学装置还包括：测量电路单元，包括m个电压测量电路和n个电流测量电路，m≥3，n≥3，用于测量所述第一端口的电压和电流、所述第二端口的电压和电流以及所述第三端口的电压和电流；所述控制电路单元用于根据所述测量电路单元测得的电压和电流，控制所述驱动电路单元驱动所述boost变换器和所述双向buck-boost变换器，以控制所述第三端口的输出电压。

6、更进一步地，所述模拟光伏电池由第一可调直流电源、二极管和第一电阻串联组成。

7、更进一步地，所述模拟蓄电池由第二可调直流电源和第二电阻并联组成。

8、更进一步地，所述实验教学装置还包括：辅助电源单元，用于为所述驱动电路单元、所述控制电路单元和所述测量电路单元供电。

9、更进一步地，所述实验教学装置还包括：设置有接插件的主电路板，所述实验教学装置中的元器件通过所述接插件安装在所述主电路板上。

10、总体而言，通过本实用新型所构思的以上技术方案，能够取得以下有益效果：提供一种模块化三端口直流变换器实验教学装置，通过两个直流变换器组成的三端口主电路单元引入新型拓扑结构，拓宽实验教学内容，可用于光伏电池最大功率点、蓄电池充放电、三端口储能及其拓展实验项目的教学；采用标准化接插件，通过主电路板将各电路模块连接起来以构成不同的电路单元，同一类型的模块电路可复用；模块化、开放化设计预留出功率器件、储能电感、电容、单元电路空间，加深电路设计环节；buck-boost变换器的双向性和便捷的模式切换提高了本实验教学装置模拟不同能量流动模式下的兼容性，可拓展性强，充分锻炼学生对电力电子系统的理解和创新能力。

技术特征：

1.一种模块化三端口直流变换器实验教学装置，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的模块化三端口直流变换器实验教学装置，其特征在于，所述第一直流变换器包括彼此连接的第一半桥功率电路和第一滤波电路，所述第二直流变换器包括彼此连接的第二半桥功率电路和第二滤波电路。

3.如权利要求1所述的模块化三端口直流变换器实验教学装置，其特征在于，所述第一直流变换器为boost变换器，所述第二直流变换器为双向buck-boost变换器，所述boost变换器的输入端为所述第一端口；

4.如权利要求3所述的模块化三端口直流变换器实验教学装置，其特征在于，所述实验教学装置还包括：

5.如权利要求3所述的模块化三端口直流变换器实验教学装置，其特征在于，所述模拟光伏电池由第一可调直流电源、二极管和第一电阻串联组成。

6.如权利要求3所述的模块化三端口直流变换器实验教学装置，其特征在于，所述模拟蓄电池由第二可调直流电源和第二电阻并联组成。

7.如权利要求4所述的模块化三端口直流变换器实验教学装置，其特征在于，所述实验教学装置还包括：辅助电源单元，用于为所述驱动电路单元、所述控制电路单元和所述测量电路单元供电。

8.如权利要求1-7任一项所述的模块化三端口直流变换器实验教学装置，其特征在于，所述实验教学装置还包括：设置有接插件的主电路板，所述实验教学装置中的元器件通过所述接插件安装在所述主电路板上。

技术总结本技术公开了一种模块化三端口直流变换器实验教学装置，属于电力电子实验教学装置领域，装置包括：三端口主电路单元，包括第一直流变换器和第二直流变换器，第一直流变换器的一端为第一端口，第二直流变换器的一端为第二端口，第一直流变换器的另一端与第二直流变换器的另一端共直流母线并联后作为第三端口；驱动电路单元和控制电路单元；控制电路单元连接驱动电路单元，用于通过驱动电路单元控制第一直流变换器和第二直流变换器的工作模式，以控制三端口主电路单元中各端口之间的能量流动。设计新型直流变换器实验教学装置，并提升装置的模块化、开放化、数字化和灵活性。技术研发人员：易磊,张柏隽,张蓉受保护的技术使用者：华中科技大学技术研发日：20230927技术公布日：2024/6/5