[发明专利]三输入隔离DC/DC变换器

说明书

技术领域

本发明涉及电力电子接口技术，尤其涉及可用于直流分布式发电系统中的一种三输入隔离DC/DC变换器，它可将各种可再生能源形式以及传统能源通过一个接口变流器集成在一起，从而使得对直流分布式发电系统的控制转为对变流器的控制，大大简化了直流微电网的控制。

背景技术

分布式发电系统将不同的能源形式转化为电能加以利用，是分布式能源的有效利用途径，它一般指发电功率在数千瓦至50MW的小型化、分散式、安装在用户附近的小型分布式发电机(distributed generator,DG)组成的为用户供电的电力系统。又由于分布式发电系统中大部分形式的电源为直流电，而且交流分布式发电系统存在着各分布式电源的相位幅值的同步，变压器的电流冲击，电流的谐波以及三相变流器的不平衡等问题，所以又引入了直流分布式发电系统。

目前，关于直流分布式发电系统中的电源并联的控制方法，国外文献记载的常用方法有两种：主从控制和倾斜控制。这两种控制方式也是基于传统分布式系统的控制方式，分立地对网内的不同电源进行控制，这样的控制方式不仅增加了系统的总体积和安装成本，还增加了分布式发电系统控制的复杂性，降低了可再生能源的利用率。

发明内容

为了克服现有技术中存在的上述问题，本发明提出一种应用于直流分布式发电系统的集成多输入DC/DC拓扑结构。

本发明提出的三输入隔离DC/DC变流器拓扑结构，是基于传统的全桥DC/DC变换器衍生出来的，在传统全桥DC/DC变流器的前级逆变部分的全桥拓扑上，如图1所示，在前后桥臂上各并联一个功率开关管，形成两个端口接两个可再生电源，或者一个可再生电源和一个传统的非可再生电源；再通过两个电感将第三个储能输入端口接到全桥拓扑上，形成同步Boost电路；为了防止能量倒流，在可再生电源端口的支路上加一个二极管；因为传统全桥DC/DC变换器的整流部分是由VD₁、VD₂、VD₃、VD₄组成的全桥不控整流电路，如图1所示。当负载为电压源型负载时，能量无法回馈给输入侧的储能单元，所以将全桥DC/DC变换器的整流部分替换为能量可双向流动的对称半桥结构。多输入DC/DC变流器拓扑结构具有四个端口：三个输入端口，一个输出端口，三个输入端口中有两个可再生电源端口，一个具有双向导通的储能单元端口，输入输出端口之间用变压器将其隔离。

为了解决上述存在的技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种三输入隔离DC/DC变换器，包括前级逆变电路、变压器和后级整流电路；

所述的前级逆变电路包括：

由第一功率开关管S₁₁、第二功率开关管S₁₃、第三功率开关管S₂和第四功率开关管S₄组成的电压源型全桥逆变电路，第一功率开关管S₁₁的漏极和第二功率开关管S₁₃的漏极连接第一直流输入电源的正极，第一功率开关管S₁₁的源极连接第三功率开关管S₂的漏极，第二功率开关管S₁₃的源极连接第四功率开关管S₄的漏极，第三功率开关管S₂和第四功率开关管S₄的源极连接第一直流输入电源的负极；

所述的前级逆变电路还包括：

由第五功率开关管S₂₁和第六功率开关管S₂₃组成的第二直流输入电源，第五功率开关管S₂₁和第六功率开关管S₂₃的漏极通过第一二极管Dw连接第二直流输入电源的正极，第五功率开关管S₂₁的源级连接在第一功率开关管S₁₁源级，第六功率开关管S₂₃的源级连接在第二功率开关管S₁₃的源级，使第二直流输入电源接入全桥逆变电路；

第三储能输入端口连接的第一电感L₁和第二电感L₂分别并联在第一功率开关管S₁₁的源级和第二功率开关管S₁₃的源极，使第三储能输入端口接入全桥逆变电路；

所述的后级整流电路包括：