[发明专利]光伏和风能混合发电用三端口DC/DC变换器

说明书

技术领域

本发明涉及一种DC/DC变换器，具体是一种用于光伏和风能混合发电用的三端口DC/DC变换器。

背景技术

太阳能和风能是一种清洁、分布广泛的可再生能源，也是具有大规模开发和商业化发展前景的新能源。利用各式各样的发电系统可将他们转换成具有不同特性的电能。我国大部分地区白天阳光强风小，晚上阳光弱风大；夏季阳光强风小，冬、春季阳光弱风大。可见光伏发电和风力发电具有天然的互补特性，风光互补发电系统比单独的风力系统或光伏系统有稳定的电能输出。

风光互补发电系统各个电源模块经过各自的两端口变换器连接到直流母线或负载上，这增加了系统元器件的数量和成本，需要同时考虑不同两端口变换器的工作情况才能使他们协同工作输出稳定的电压，致使系统控制起来较复杂，输出电压的功率密度不高。两个端口既能单独工作，又能同时工作的三端口变换器既减少了元器件的数量，同时也简化了系统的总体控制方案。

发明内容

本发明的目的是设计一种风能和太阳能混合发电用DC/DC变换器的拓扑电路结构，用较少的元器件实现双端口输入、单端口输出的三端口DC/DC变换器。

按照本发明提供的技术方案，所述光伏和风能混合发电用三端口DC/DC变换器包括：第一输入端口、第二输入端口和一个输出端口，所述第一输入端口正端连接第二开关管漏极端，第二开关管源极端连接第三电容的一端、第一二极管阳极、第一电感的一端，第一二极管阴极连接第一电容的一端、第二电感的一端、第二二极管阳极，第二二极管阴极连接第三二极管阳极和第二电容的一端，第二电容另一端连接第二电感另一端和第一开关管漏极端；第三电容的另一端与第三二极管阴极相连，并连接第四二极管阳极和第二输入端口负端，第四二极管阴极连接第三开关管源极端和第零电感的一端，第三开关管漏极端连接第二输入端口正端；第零电感另一端连接输出端口正端，并连接第零电容一端，第零电容另一端和第一开关管源极端、第一电容另一端、第一电感另一端、第一输入端口负端相连，并连接输出端口负端；所述第二开关管、第三电容、第一二极管、第一电感、第一电容、第二电感、第二二极管、第三二极管、第二电容、第一开关管、第零电感和第零电容组成罗氏变换器复举电路；所述第四二极管和第三开关管组成Buck变换器；第一输入端口为罗氏变换器复举电路的输入端，第二输入端口为Buck变换器的输入端，输出端口连接负载；利用PWM脉冲控制所述第二开关管、第一开关管和第三开关管的工作，从而使第一输入端口、第二输入端口单独或者同时给负载供能。

所述第一输入端口接入光伏发电系统产生的低压直流电源，第二输入端口接入风能发电系统产生的高压直流电源；第二开关管和第一开关管的工作状态保持一致。

当所述第二开关管和第一开关管工作，第三开关管不工作，第一输入端口电源单独向负载供能，第二输入端口不给负载供能。

当所述第二开关管和第一开关管不工作，第三开关管工作，第一输入端口不给负载供能，第二输入端口电源单独给负载供能。

当所述第二开关管、第一开关管和第三开关管都工作，第一输入端口电源和第二输入端口电源同时给负载供能。

当所述第二开关管、第一开关管和第三开关管都不工作，第一输入端口和第二输入端口都不向负载供能。

本发明的优点是：将光伏和风能这个两个能源发出的电在一个DC/DC变换器进行转换。控制3个开关管的工作状态，光伏系统产生的电能和风能系统产生的电能既可以单独给负载供能，也可以同时给负载供能，相互之间不受影响。本发明提高了电站运行的稳定性和可靠性，减少系统变换器的用量，节省投资，发电经济好。

附图说明

图1是本发明所述的变换器外部结构示意图。

图2是本发明所述的变换器的电路拓扑结构图。

图3是输入电源V_S1单独给负载提供电能的等效电路图。

图4（a）是输入电源V_S2单独工作的等效电路图。

图4（b）是图4（a）等效的Buck变换器电路图。

图5是输入电压V_S1和V_S2同时工作时4种工作状态的等效电路，其中，

图5（a）是第一种状态等效电路，图5（b）是第二种状态等效电路，图5（c）是第三种状态等效电路，图5（d）是第四种状态等效电路。

具体实施方式

下面结合附图具体实施例对本发明作进一步说明。