三端口直流变换器装置及其混合调制方法和闭环控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种三端口直流变换器装置及其混合调制方法和闭环控制方法，所述直流变换器装置包括主电路和控制电路：主电路包括双输入全桥逆变器、高频变压器、半桥全控整流器以及稳压电容，所述控制电路包括输出端连接在数字信号处理器上的蓄电池电压采样电路、蓄电池电流采样电路、光伏电池电压采样电路、光伏电池电流采样电路、全桥逆变器电流采样电路、输出电压采样电路，所述数字信号处理器的信号输出端连接有第一MOS管驱动电路、第二MOS管驱动电路、第三MOS管驱动电路、第四MOS管驱动电路、第五IGBT管驱动电路、第六IGBT管驱动电路，本发明专利技术节约了成本，可用于电力设备中。

【技术实现步骤摘要】
三端口直流变换器装置及其混合调制方法和闭环控制方法
本专利技术涉及一种直流变换器，特别涉及一种多输入直流变换器。
技术介绍
多输入电力变换器，其作为一种新型的电力电子变换装置，将新能源与储能元件有效结合，提高了变换器功率密度、可靠性以及暂态响应速度。光伏电池作为开发应用较多的新能源，其存在着供电电压不稳定、不连续、随气候和天气条件变化，且最大功率输出直接受光照强度影响，以光伏为输入能源，集成有储能元件的多输入电力变换器，在光伏输出变化时利用储能元件进行功率调节，实现光伏电池工作于最佳工作点的同时保证负载需求。在实现多能源输入电力变换器拓扑结构选择时，为了实现不同端口之间的能量传递，通常会增加功率管数量来实现能量流动，从而导致变换器结构复杂、成本提升，控制复杂、可靠性降低。移相PWM多用模拟电路配合DSP以及FPGA实现，这些方法存在实现复杂、控制精度有限和控制功能单一等缺点。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种三端口直流变换器装置及其混合调制方法和闭环控制方法，节约成本，保证输出稳压和功率潮流控制。本专利技术的目的是这样实现的：一种三端口直流变换器装置及其混合调制方法和闭环控制方法，所述直流变换器装置包括主电路和控制电路：主电路包括双输入全桥逆变器、高频变压器、半桥全控整流器以及稳压电容C5；所述双输入全桥逆变器包括第一输入端口P-E、第二输入端口E-Q、输出端口A-B、第一滤波电容C1、第二滤波电容C2、第一电感L1、第一MOS管S1、第二MOS管S2、第三MOS管S3和第四MOS管S4；第一输入端口P-E接入蓄电池，第二输入端口E-Q接入光伏电池，蓄电池正极接入电极点P，蓄电池负极接入电极点E，光伏电池正极接入电极点E，光伏电池负极接入电极点Q，电极点P与电极点E之间串接第一滤波电容C1，电极点E与电极点Q之间串接有第二滤波电容C2，电极点P和电极点A之间串接第一MOS管S1，电极点A和电极点Q之间串接第二MOS管S2，电极点P和电极点B之间串接第三MOS管S3，电极点B和电极点Q之间串接第四MOS管S4，电极点A与电极点E之间串接有第一电感L1；半桥全控整流器包括输入端口C-D、输出端口M-N、第五IGBT管S5、第六IGBT管S6、第三滤波电容C3以及第四滤波电容C4，电极点M和电极点C之间串接第五IGBT管S5，电极点C和电极点N之间串接第六IGBT管S6，电极点M和电极点D之间串接电容C3，电极点D和电极点N之间串接电容C4；电极点A串联漏感Lr后与电极点B连接在高频变压器的原边上，高频变压器的副边连接电极点C和电极点D上；所述稳压电容C5串接在电极点M和电极点N之间；所述控制电路包括输出端连接在数字信号处理器上的蓄电池电压采样电路、蓄电池电流采样电路、光伏电池电压采样电路、光伏电池电流采样电路、全桥逆变器电流采样电路、输出电压采样电路，所述数字信号处理器的信号输出端连接有第一MOS管驱动电路、第二MOS管驱动电路、第三MOS管驱动电路、第四MOS管驱动电路、第五IGBT管驱动电路、第六IGBT管驱动电路；所述混合调制方法如下：将第一MOS管S1和第二MOS管S2的驱动信号设为互补，通过最大功率追踪算法算出第一MOS管S1的占空比，使得第三MOS管S3和第四MOS管S4的驱动信号互补且第三MOS管S3占空比与第一MOS管S1相同，保持第一MOS管S1与第三MOS管S3之间的移相角为180°，使得第五IGBT管S5和第六IGBT管S6的驱动信号互补且占空比均为0.5，保持第一MOS管S1与第五IGBT管S5的上升沿之间保持一定的移相角，且移相角满足，其中=，=，δ为第一MOS管S1驱动信号的高电平中点与第五MOS管S5驱动信号的高电平中点之间的移相角，为第一MOS管S1的占空比，为第五IGBT管S5的占空比；所述闭环控制方法如下，通过调节原边双输入逆变器的占空比，同时实现输入光伏的最大功率追踪与双输入逆变的功能；通过对副边半桥全控整流器输出电压采样，与输出电压目标值比较做差后送给电压控制器，电压控制器的输出送给占空比/移相角调制器进行调制后得到半桥全控整流器方波调制信号相对于原边方波调制信号的移相角，移相角范围设为-90°~90°，通过调节移相角控制输出电压和功率潮流方向，双向可传递功率大小可以经由电压闭环输出值限幅进行控制。与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于，本专利技术使用第一MOS管、第二MOS管配合第一电感可作为一个升降压电路，同时第一MOS管、第二MOS管、第三MOS管、第四MOS管配合起到逆变作用，从而节约了一组MOS管，节约了成本，通过调节原边逆变器的占空比，来实现光伏的最大功率追踪，并保证逆变电路正常工作，同时，通过副边输出电压采样，调节原边逆变器和副边整流器的移相角，实现输出稳压和功率潮流控制。本专利技术可用于光伏发电中。作为本专利技术的进一步限定，所述光伏电池电压采样电路的输入端连接在主电路光伏电池输入正极上，光伏电池电压采样电路的输出端连接在数字信号处理器上，电压信号由分压电路分压，再经滤波电容滤波后输出给数字信号处理器；所述蓄电池电压采样电路与光伏电池电压采样电路相同。作为本专利技术的进一步限定，所述蓄电池电流采样电路的输入端串接在主电路蓄电池输入正极与蓄电池之间，所述蓄电池电流采样电路的输出端连接在数字信号处理器上，电流信号经电流传感器采样再经分压后进行滤波，滤波后的信号送给数字信号处理器；所述光伏电池电流采样电路和全桥逆变器电流采样电路与蓄电池电流采样电路相同。作为本专利技术的进一步限定，所述输出电压采样电路的输入端连接在主电路电极点M和电极点N上，所述输出电压采样电路的输出端连接在数字信号处理器上，电压信号经采样电阻转化为电流，经霍尔电压变送器变换后将其放大，经低压侧采样电阻转化为相应的电压，再经低通滤波器输出给数字信号处理器。作为本专利技术的进一步限定，所述数字信号处理器采用dsPIC33FJ64GS606芯片。附图说明图1为本专利技术主电路原理图。图2为本专利技术控制电路模块图。图3为本专利技术中光伏电池电压采样电路原理图。图4为本专利技术中蓄电池电流采样电路原理图。图5为本专利技术中输出电压采样电路原理图。图6为本专利技术中原边占空比Dp大于0.5时各信号的波形。图7为本专利技术中原边占空比Dp小于0.5时各信号的波形。图8本专利技术中输出电压控制逻辑原理图。具体实施方式如图1-2所示的一种三端口直流变换器装置，包括主电路和控制电路：主电路包括双输入全桥逆变器、高频变压器、半桥全控整流器以及稳压电容C5；所述主电路包括双输入全桥逆变器、高频变压器、半桥全控整流器以及稳压电容。所述双输入全桥逆变器包括端口P-E、端口E-Q、端口A-B、滤波电容C1、滤波电容C2、电感L1、第一MOS管S1、第二MOS管S2、第三MOS管S3和第四MOS管S4；双输入全桥逆变器双输入端分别为蓄电池端P-E和光伏电池端E-Q，蓄电池正极接入电极点P，蓄电池负极接入电极点E，光伏电池正极正向串联一个保护二极管后接入电极点E，光伏电池负极接入电极点Q，蓄电池输入正极P与电极点E之间串接有滤波电容C1，电极点E与光伏电池输入负极Q之间串接有滤波电容C2，电极点P和电极点B之间串接第三MOS管S3，电极点B和电极点Q之间串接第四MOS管本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种三端口直流变换器装置，其特征在于，包括主电路和控制电路：主电路包括双输入全桥逆变器、高频变压器、半桥全控整流器以及稳压电容C5；所述双输入全桥逆变器包括第一输入端口P‑E、第二输入端口E‑Q、输出端口A‑B、第一滤波电容C1、第二滤波电容C2、第一电感L1、第一MOS管S1、第二MOS管S2、第三 MOS管S3和第四MOS管S4；第一输入端口P‑E接入蓄电池，第二输入端口E‑Q接入光伏电池，蓄电池正极接入电极点P，蓄电池负极接入电极点E，光伏电池正极接入电极点E，光伏电池负极接入电极点Q，电极点P与电极点E之间串接第一滤波电容C1，电极点E与电极点Q之间串接有第二滤波电容C2，电极点P和电极点A之间串接第一MOS管S1，电极点A和电极点Q之间串接第二MOS管S2，电极点P和电极点B之间串接第三MOS管S3，电极点B和电极点Q之间串接第四MOS管S4，电极点A与电极点E之间串接有第一电感L1；半桥全控整流器包括输入端口C‑D、输出端口M‑N、第五IGBT管S5、第六IGBT管S6、第三滤波电容C3以及第四滤波电容C4，电极点M和电极点C之间串接第五IGBT管S5，电极点C和电极点N之间串接第六IGBT管S6，电极点M和电极点D之间串接电容C3，电极点D和电极点N之间串接电容C4；电极点A串联漏感Lr后与电极点B连接在高频变压器的原边上，高频变压器的副边连接电极点C和电极点D上；所述稳压电容C5串接在电极点M和电极点N之间；所述控制电路包括输出端连接在数字信号处理器上的蓄电池电压采样电路、蓄电池电流采样电路、光伏电池电压采样电路、光伏电池电流采样电路、全桥逆变器电流采样电路、输出电压采样电路，所述数字信号处理器的信号输出端连接有第一MOS管驱动电路、第二MOS管驱动电路、第三MOS管驱动电路、第四MOS管驱动电路、第五IGBT管驱动电路、第六IGBT管驱动电路。...

【技术特征摘要】
1.一种三端口直流变换器装置混合调制方法，所述直流变换器装置包括主电路和控制电路：主电路包括双输入全桥逆变器、高频变压器、半桥全控整流器以及稳压电容C5；所述双输入全桥逆变器包括第一输入端口P-E、第二输入端口E-Q、输出端口A-B、第一滤波电容C1、第二滤波电容C2、第一电感L1、第一MOS管S1、第二MOS管S2、第三MOS管S3和第四MOS管S4；第一输入端口P-E接入蓄电池，第二输入端口E-Q接入光伏电池，蓄电池正极接入电极点P，蓄电池负极接入电极点E，光伏电池正极接入电极点E，光伏电池负极接入电极点Q，电极点P与电极点E之间串接第一滤波电容C1，电极点E与电极点Q之间串接有第二滤波电容C2，电极点P和电极点A之间串接第一MOS管S1，电极点A和电极点Q之间串接第二MOS管S2，电极点P和电极点B之间串接第三MOS管S3，电极点B和电极点Q之间串接第四MOS管S4，电极点A与电极点E之间串接有第一电感L1；半桥全控整流器包括输入端口C-D、输出端口M-N、第五IGBT管S5、第六IGBT管S6、第三滤波电容C3以及第四滤波电容C4，电极点M和电极点C之间串接第五IGBT管S5，电极点C和电极点N之间串接第六IGBT管S6，电极点M和电极点D之间串接电容C3，电极点D和电极点N之间串接电容C4...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋伟，于方艳，
申请(专利权)人：扬州大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32