[发明专利]一种升降压非隔离型三端口直流变换器

说明书

本发明公开了一种升降压型非隔离三端口直流变换器，由第一开关管S1、第二开关管S2、交错180°相位导通的第三开关管Sf1和第四开关管Sf2、第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第一电感L1、第二电感L2、第一电容C1、第二电容C2、第一直流电源Vs1、第二直流电源Vs2和负载R构成；第一直流电源Vs1和第二直流电源Vs2同时向负载R提供电能时，负载R所需功率优先由第一直流电源Vs1提供，剩余功率由第二直流电源Vs2提供。可以有效的减少元器件的使用数目，降低系统成本，增强不同能源间的协调控制，能够有效的提高新能源联合供电系统运行的可靠性。

技术领域

本发明属于电力电子变换器技术领域，涉及一种升降压型非隔离三端口直流变换器。

背景技术

随着社会的迅速发展，能源和环境的危机日益严重，这些现象使得研究者对新能源的研究和利用得到巨大的重视。近几年来，太阳能应用比较广泛，但单独的光伏发电有一定的不足，当光照强度或阴雨天时，光伏电池的发电量会受到严重的影响，太阳能具有的随机性和间断性的特征，对光伏发电应用具有一定的阻碍作用。合理地将燃料电池和光伏电池组合使用，可以在光照连续低于平均值的时候，使光伏电池的输出曲线不会出现较大的波动。

为了将光伏电池和氢氧燃料电池合理组合使用，需要采用太阳能和生物能等多能源形式相互补充支持的多能源联合供电系统。在传统的基于直流母线的新能源联合供电系统中，为了协调工作，每种能源形式均需要一个直流变换器，并联在公共的直流母线上。由于变换器数目多、各个变换器分时工作，系统功率密度低、体积重量大、成本高、能量经过多级功率变换而降低了系统能效。

文献“吴红飞,夏炎冰,邢岩.基于双输入/双输出变换器的三端口变换器拓扑[J].中国电机工程学报,2011,31(27):45-51.”系统的提出了非隔离型三端口变换器的构成方法，但该构成方法都是基于传统Buck、Boost和Buck/Boost生成的非隔离型三端口变换器的拓扑实例，由此得到的非隔离型三端口变换器主要存在以下问题：1传统Boost实际应用中受寄生参数的影响，升压能力有限，不能很好满足太阳能发电装置对升压能力的要求；2在变换器运行过程中，电力电子开关器件需承受的电压电流应力大；3各端口的控制相互耦合，控制系统的设计和实现复杂。

发明内容

本发明的目的是提供一种升降压型非隔离三端口直流变换器，解决了现有技术中存在的多能源联合发电系统使用两端口变换器存在协调控制困难、升压能力不足和发电系统效率低和工作可靠性低的问题。

本发明所采用的技术方案是，一种升降压型非隔离三端口直流变换器，包括第一直流电源Vs1和第二直流电源Vs2，第一直流电源Vs1的正端连接第一开关管S1的漏极，第一开关管S1的源极连接第二直流电源Vs2的负端；第一二极管D1的阳极、第四开关管Sf2的漏极和第二电容C2的一端与第二直流电源Vs2的负端连接，第二直流电源Vs2的正端与第二开关管S2的漏极连接，第二开关管S2的源极连接第一二极管D1的阴极和第一电感L1的一端，第一电感L1的另一端连接第三开关管Sf1的漏极和第二二极管D2的阳极，第二二极管D2的阴极连接第一电容C1的一端和负载R的一端，负载R的另一端连接第二电容C2的另一端和第三二极管D3的阳极，第三二极管D3的阴极连接第四开关管Sf2的源极和第二电感L2的一端，第二电感L2的另一端连接第一直流电源Vs1的负端、第三开关管Sf1的源极和第一电容C1的另一端。

本发明的特点还在于：

第一直流电源Vs1和第二直流电源Vs2同时向负载R提供电能时，负载R所需功率优先由第一直流电源Vs1提供，剩余功率由第二直流电源Vs2提供。

通过给定第一开关管S1和第二开关管S2的占空比为1或0来控制第一直流电源Vs1和第二直流电源Vs2的接入或切除，通过调节第二开关管S2、第三开关管Sf1和第四开关管Sf2的占空比1或0来控制第一直流电源Vs1和第二直流电源Vs2向负载R所传输功率的大小。