[发明专利]多源融合功率变换拓扑电路及其变换拓扑方法

说明书

技术领域

本发明涉及空间电源系统功率变换技术领域，尤其涉及一种多源融合功率变换拓扑电路及其变换拓扑方法。

背景技术

能源是以星表（月球或火星）基地为代表的众多人类探索空间活动中首要解决的问题。光伏能源系统由于长月/火夜及表面尘埃、光照常数小等原因，无法单独满足星表基地供电需求，而核电源又具有能量密度大、寿命长、不依赖光照等特点，因此，多种形式能源联合供电成为理想方案。

大型可重构卫星平台是未来发展趋势，而某个分布式卫星能源供给不足，其它能源多余分布式卫星通过能源调度方式为其补给成为必然选择，因此，需要可重构分布式卫星功率变换拓扑能适应多种形式能源。

目前，光伏能源系统是直流形式供给，而核能源是交流形式输出，现有的航天功率调节拓扑技术只适用于单一种类能源输入形式，无法满足未来航天器大功率、多种能源融合供电的需求。

发明内容

本发明提供一种多源融合功率变换拓扑电路及其变换拓扑方法，集成交流变换和直流变换功能，既满足以核电源为代表的交流源功率变换需求，又适用于以太阳电池为代表的直流能源系统。

为了达到上述目的，本发明提供一种多源融合功率变换拓扑电路，该电路的输入端同时连接交流源V_AC和直流源V_DC，该电路的输出端连接负载Ro，该电路包含：

第一转换开关S1和第二转换开关S2；

第一MOS管Q1、第二MOS管Q2、第三MOS管Q3和第四MOS管Q4；

第一MOS管寄生二极管D1、第二MOS管寄生二极管D2、第三MOS管寄生二极管D3和第四MOS管寄生二极管D4；

第一储能电感L1和第二储能电感L2；

第一功率二极管D5和第二功率二极管D6；

输出电容Co；

负载Ro；

所述的第一MOS管Q1、第二MOS管Q2、第三MOS管Q3和第四MOS管Q4的源极都连接负载Ro，第一MOS管Q1、第二MOS管Q2、第三MOS管Q3和第四MOS管Q4的栅极分别连接控制电路；

所述的第一转换开关S1的两个静触头分别连接交流源V_AC的正极端和直流源V_DC的正极端，第一转换开关S1的动触片连接第一储能电感L1的输入端和第一MOS管寄生二极管D1的漏极；交流源V_AC的负极端和直流源V_DC的负极端连接第二MOS管Q2的漏极；

所述的第二转换开关S2的两个静触头分别连接第一储能电感L1的输入端和第二MOS管Q2的漏极，第二转换开关S2的动触片连接第二储能电感L2的输入端；

所述的第一功率二极管D5的阳极连接第一储能电感L1的输出端和第四MOS管Q4的漏极，第一功率二极管D5的阴极连接输出电容Co的正极端和负载Ro；

所述的第二功率二极管D6的阳极连接第二储能电感L2的输出端和第三MOS管Q3的漏极，第二功率二极管D6的阴极连接输出电容Co的正极端；

所述的输出电容Co并联在负载Ro两端；

所述的第一MOS管寄生二极管D1的阳极连接第一MOS管Q1的源极，第一MOS管寄生二极管D1的阴极连接第一MOS管Q1的漏极；所述的第二MOS管寄生二极管D2的阳极连接第二MOS管Q2的源极，第二MOS管寄生二极管D2的阴极连接第二MOS管Q2的漏极；所述的第三MOS管寄生二极管D3的阳极连接第三MOS管Q3的源极，第三MOS管寄生二极管D3的阴极连接第三MOS管Q3的漏极；所述的第四MOS管寄生二极管D4的阳极连接第四MOS管Q4的源极，第四MOS管寄生二极管D4的阴极连接第四MOS管Q4的源极。

本发明还提供一种多源融合功率变换拓扑方法，包含以下步骤：

当输入为交流电源，将第一转换开关S1连接至交流源V_AC，将第二转换开关S2连接至第二MOS管Q2的漏极，第一MOS管Q1、第二MOS管Q2、第三MOS管Q3和第四MOS管Q4组成的半桥同步整流电路；

当输入为直流电源，将第一转换开关S1连接至直流源V_DC，将第二转换开关S2连接至第一储能电感L1的输入端，第一MOS管Q1不工作，控制电路控制第二MOS管Q2处于持续导通状态，第三MOS管Q3、第四MOS管Q4、第一功率二极管D5和第二功率二极管D6组成交错并联Boost电路。