[实用新型]一种新型双输入升降压式DC-DC变换器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种新型双输入升降压式DC-DC变换器电路拓扑，属于电力电子功率变换器技术领域。 

背景技术

随着世界能源危机和环境污染的日益严重，太阳能供电系统在我国应用越来越广泛。然而作为独立的供电系统，太阳能因容易受环境的影响，存在电力供应不稳定、不连续的缺点。将风能与太阳能组成联合供电系统，可大大减小电力供应不稳定的缺点，提高系统稳定性。 

传统的风光联合供电系统中两种能源形式各需要一个直流变换器，将风能和太阳能变成直流输出后并联在公共的直流母线上，结构复杂、成本高、系统效率低。为简化系统结构、降低成本，可以用一个双输入直流变换器代替两个单输入直流变换器。 

目前，国内外对于双输入直流变换器的研究文献有很多。根据输入源的工作模态，双输入直流变换器主要分为两类。一类属于分时型供电结构，该结构电路结构简单，两输入源均属于并联结构，容易拓展成多个输入的情况，但在任一时刻只能有一种输入源单独给负载供电。另一类属于同时供电结构，在一个开关周期内两输入源可以同时给负载提供能量，也可以一个输入源单独给负载提供能量，实现了能源的综合利用，但目前研究较多的为双输入Buck变换器拓扑和双输入Boost变换器拓扑，该两种变换器只能够单独的实现降压和升压功能，电压增益较低，均不能很好地满足系统灵活性和稳定性的要求。 

发明内容

针对上述问题，本实用新型提供了一种新的双输入升降压式DC-DC变换器电路拓扑结构，它是由传统的Buck-Boost三电平直流变换器推导而来的。 

本实用新型采用的技术方案如下： 

一种新型双输入升降压式DC-DC变换器，包括两个直流输入源、两只开关管、两个中间储能电感、两个续流二极管、两个输出分压电容以及一个负载电阻R_Ld，其中，两个直流输入源串联连接，直流输入源V_in1的正极接开关管Q₁的漏极，开关管Q₁的源极接续流二极管VD₁的阴极，续流二极管VD₁的阳极接负载电阻R_Ld的一端，负载电阻R_Ld的另一端与续流二极管VD₂的阴极相连，续流二极管VD₂的阳极接开关管Q₂的漏极，开关管Q₂的源极接直流输入源V_in2的负极； 

两个输出分压电容串联连接后与负载电阻R_Ld并联，输出分压电容C_f1的负极接续流二极管VD₁的阳极，输出分压电容C_f2的正极接续流二极管VD₂的阴极； 

两个中间储能电感串联连接，中间储能电感L_f1的正极连接续流二极管VD₁的阴极，中间储能电感L_f2的负极连接续流二极管VD₂的阳极；输出分压电容C_f1的正极与中间储能电感L_f1的负极相连，中间储能电感L_f1的负极与直流输入电源V_in2的正极相连。 

两个直流输入源的幅值和特性可以相同，也可以差别很大；直流输入源V_in1和V_in2可以同时或分别向负载供电。开关管Q₁和Q₂可以同时驱动，也可以错开一定角度工作。 

本实用新型允许两种能源输入，输入源的幅值和特性可以相同，也可以差别很大，两种输入源可以分别或同时向负载供电，输出电压范围宽、电压增益大，因此提高了系统的稳定性和灵活性，实现了能源的综合利用。另外，本实用新型相对于带有两个单输入直流变换器的分布式发电系统而言，具有电路结构简单、系统体积小、成本低的优点。 

附图说明

图1为本实用新型的双输入升降压式DC-DC变换器电路拓扑原理图。 

图2为本实用新型的双输入升降压式DC-DC变换器不同开关模态的等效电路，其中：(a)Q₁和Q₂同时导通；(b)Q₁导通，Q₂关断；(c)Q₁关断，Q₂导通；(d)Q₁和Q₂同时关断；(e)电感电流等于零。