[发明专利]非隔离型单磁芯三端口直流变换器

说明书

技术领域

本发明属于电力电子变换器领域，更具体地，涉及功率变换器中的两种非隔离型单磁芯多结构三端口直流变换器。

背景技术

可再生能源目前正受到越来越广泛的应用，然而可再生能源的间断性、不稳定性与要求稳定能量供给的负载之间存在矛盾，需引入储能装置以平衡可再生能源与负载之间的能量。因此，能同时连接可再生能源、储能装置及负载的三端口电路受到广泛关注。三端口电路具有效率高，所用器件少，结构紧凑以及能量管理统一等优点。一般来说，三端口电路拓扑结构可分为隔离型与非隔离型。在没有隔离要求的应用场合中，非隔离型三端口电路由于其更紧凑的电路结构以及更高的效率而更受青睐。

目前，已经有不少非隔离型三端口电路被提出。名为“A Family of Cost-Efficient Non-isolated Single-Inductor Three-Port Converters for Low Power Stand-Alone Renewable Power Applications”(Yu Chen；Gang Wen；Li Peng；Yong Kang；Jian Chen，Applied Power Electronics Conference and Exposition(APEC),2013Twenty-Eighth Annual IEEE)的文献提出了一系列适用于小功率场合的非隔离型三端口电路。通过在buck、boost和buck-boost电路中插入一个三角形结构，构造出一系列具有结构紧凑、器件数量少等优点的三端口拓扑。然而由buck和boost衍生出的三端口电路分别由于电池储能模式与电池单独供电模式的缺失，因而分别不具备由可再生能源单独给电池供电和电池单独给负载供电的功能。名为“Topology Derivation of Non-isolated Three-Port DC–DC Converters From DIC and DOC”(Hongfei Wu；Kai Sun；Shun Ding；Yan Xing，IEEE TRANSACTIONS ON POWER ELECTRONICS,VOL.28,NO.7,JULY 2013)的文献提出了一种构造非隔离型三端口电路的方法。在端口共地的双输入或者双输出电路中增加一条新的能量流通路径来构造三端口电路，并通过合并相同的结构以使三端口电路更加的紧凑。然而，可再生能源与电池电压往往随工作情况改变，而由于构造出的三端口电路继承了原有电路的端口电压大小限制，因而限制了三端口电路的工作范围。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了两种单磁芯非隔离型三端口直流变换器，目的在于使变换器具备更加广泛的工作范围与更灵活的工作方式，解决现有非隔离型三端口变换器工作模态缺失与工作范围受限的问题。

本发明第一种技术方案如下：

一种非隔离型三端口直流变换器，包括输入源端口，电池端口，负载端口，第一开关管、第二开关管、第三开关管，第一二极管、第二二极管、第三二极管，滤波电容和滤波电感，其中：

所述第一开关管的漏极接输入源端口的正端，第一开关管的源极接第一二极管的阴极和滤波电感的一端，滤波电感的另一端与第二二极管的阳极和第二开关管的漏极相连，第二二极管的阴极与电池端口的正端和第三开关管的漏极相连，电池端口的负端连接第二开关管的漏极和第三二极管的阳极，第三开关管的源极分别连接滤波电容的一端与负载端口的正端，滤波电容的另一端与负载端口的负端、第三二极管阴极，第一二极管阳极和输入源端口的负端相连。

本发明提出的第二种非隔离型三端口直流变换器，包括输入源端口，电池端口，负载端口，第一开关管、第二开关管、第三开关管，第一二极管、第二二极管、第三二极管，滤波电容和滤波电感，其中：

所述第三二极管的阳极连接输入源端口的正端，第三二极管的阴极分别连接电池端口的正端和第二开关管的漏极，电池端口的负端与第三开关管的源极和第二二极管的阳极相连，第二开关管的源极与第二二极管的阴极和滤波电感的一端相连，滤波电感的另一端与第一二极管的阳极和第一开关管的漏极相连，第一二极管的阴极分别连接滤波电容的一端与负载端口的正端，滤波电容的另一端分别连接负载端口的负端、第一开关管的源极、第三开关管的漏极和输入源端口的负端。