宽输入的直流变换器拓扑及其前馈型平均电流控制方法技术
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属电力电子应用
，特别涉及一种宽输入的直流变换器拓扑及其前馈型平均电流控制方法。
技术介绍
随着半导体技术的不断发展，半导体器件所能承受的功率越来越大，由其构成的直流变换器在电源领域所扮演的角色越来越重要。在太阳能发电、潮汐发电、燃料电池等新能源发电领域受到了广泛的应用，但是这些新能源发电系统的输出电压会由于环境温度、气候等条件的变化发生较大的波动，常常会过低或者过高，从而超出规定的输入电压范围。为了保护后级设备不受损坏，因此不能使整个系统工作在最大发电功率模式下，而造成能源的浪费。使用具有宽范围输入功能的DC/DC变换器是解决新能源发电系统输出波动较大的一种有效手段。其中升降压DC/DC变换器由于具有在输入电压较低时升压，而在输入电压较高时降压的特点，被广泛应用在需要宽范围输入的场合。传统的升降压变换器电路拓扑中都只包含一个开关管，从而导致其开关管的电压和电流应力对于传统的Buck和Boost变换器高很多，并且某些变换器的输入输出极性相反，同时它们的开关损耗和所要求的电感和电容等储能元件也很大，非常不适合应用于新能源发电系统等高电压大功率的场合。双管Buck-Boost变换器由于其具有两个开关管，能工作在Buck或者Boost模式下，同时其开关管电压和电流应力，以及开关损耗和电感、电容的大小与传统的Buck和Boost电路都相同，从而在新能源发电系统的应用越来越受到重视。但是这种变换器在输入电压变化范围较大，引起工作模式切换时，会在输出电压上产生一个较大的冲击，轻则影响后级设备和变换器本身的正常工作，重则可能导致变换器本身和后级设备烧毁...
【技术保护点】
一种宽输入的直流变换器拓扑，其特征在于，包括双管Buck‑Boost变换器和交错并联型双管Buck‑Boost变换器这两种拓扑结构；所述双管Buck‑Boost变换器的主电路结构为：输入电源的正极与第一MOSFET开关管S1的漏极相连；，第一MOSFET开关管S1的源极分别与第一碳化硅二极管D1的负极和电感L的输入侧相连；第一碳化硅二极管D1的正极直接与输入电源的负极相连；电感L的输出侧则与第二MOSFET开关管S2的漏极和第二碳化硅二极管D2的正极相连；，第二MOSFET开关管S2的源极与输入电源的负极直接相连；第二碳化硅二极管D2的负极与输出侧电容C的正极相连；输出侧电容C的负极直接与输入电源的负极相连；输出侧电容C的正极就作为变换器输出的正极，电容C的负极即输入电源的负极作为变换器输出的负极；所述交错并联型双管Buck‑Boost变换器的主电路拓扑结构为：输入电源的正极与第一MOSFET开关管S1的漏极相连；第一MOSFET开关管S1的源极分别与第一碳化硅二极管D1的负极和电感甲L1的输入侧相连；第一碳化硅二极管D1的正极直接与输入电源的负极相连；输入电源的正极与第三MOSFET...
【技术特征摘要】
1.一种宽输入的直流变换器拓扑，其特征在于，包括双管Buck-Boost变换器和交错并联型双管Buck-Boost变换器这两种拓扑结构；所述双管Buck-Boost变换器的主电路结构为：输入电源的正极与第一MOSFET开关管S1的漏极相连；，第一MOSFET开关管S1的源极分别与第一碳化硅二极管D1的负极和电感L的输入侧相连；第一碳化硅二极管D1的正极直接与输入电源的负极相连；电感L的输出侧则与第二MOSFET开关管S2的漏极和第二碳化硅二极管D2的正极相连；，第二MOSFET开关管S2的源极与输入电源的负极直接相连；第二碳化硅二极管D2的负极与输出侧电容C的正极相连；输出侧电容C的负极直接与输入电源的负极相连；输出侧电容C的正极就作为变换器输出的正极，电容C的负极即输入电源的负极作为变换器输出的负极；所述交错并联型双管Buck-Boost变换器的主电路拓扑结构为：输入电源的正极与第一MOSFET开关管S1的漏极相连；第一MOSFET开关管S1的源极分别与第一碳化硅二极管D1的负极和电感甲L1的输入侧相连；第一碳化硅二极管D1的正极直接与输入电源的负极相连；输入电源的正极与第三MOSFET开关管S3的漏极相连；第三MOSFET开关管S3的源极分别与第三碳化硅二极管D3的负极和电感乙L2的输入侧相连；第三碳化硅二极管D3的正极直接与输入电源的负极相连；电感甲L1与电感乙L2的输出侧分别与第二MOSFET开关管S2的漏极和第二碳化硅二极管D2的正极相连；第二MOSFET开关管S2的源极与输入电源的负极直接相连；第二碳化硅二极管D2的负极与输出侧电容C的正极相连；输出侧电容C的负极直接与输入电源的负极相连；输出侧电容C的正极就作为变换器输出的正极，电容C的负极即输入电源的负极作为变换器输出的负极。2.根据权利要求1所述一种宽输入的直流变换器拓扑，其特征在于，所述输入电源为新能源发电系统或者电池电源输出的直流电源。3.根据权利要求1所述一种宽输入的直流变换器拓扑，其特征在于，所述变换器输出直接连接各种阻性负载，也能直接与逆变器直流端相连。4.基于权利要求1所述宽输入的直流变换器的适用于双管Buck-Boost变换器的前馈型平均电流控制系统，其特征在于，将输入电压通过前馈模块的处理后，加至平均电流控制的电流内环，快速抑制了输入电压扰动对输出电压的影响，具体为：第一减法器1-1、电压调节器1-2、第二减法器1-3、电流调节器1-4依次连接，电流调节器1-4的输出端分别与第一加法器1-5的输入端、第三加法器1-7的输入端连接，第一加法器1-5、第二加法器1-6、第一比较器1-8和S1驱动模块1-10依次连接，第三加法器1-7、第二比较器1-9、和S2驱动模块1-11依次连接，第一输入电压前馈函数模块1-12的输出端连接到第二加法器1-6的输入端，第二输入电压前馈函数模块1-13的输出端连接到第三加法器1-7的输入端；在第一减法器1-1中输入变换器输出电压信号vo和给定的输出侧电压值vref，在第二减法器中输入从变换器的电感处取得的电流信号iL，在第一加法器1-5中输入给定的偏移量信号ubias，在第二加法器1-6中输入Buck开关的调制信号的前馈量v1，在第三加法器1-7中输入Boost开关的调制信号的前馈量v2；从S1驱动模块1-10输出驱动S1高频开关的开关驱动信号，从S2驱动模块1-11输出驱动S2高频开关的开关驱动信号；双管Buck-Boost变换器的第一MOSFET开关管S1的栅极与S1驱动模块1-10相连，双管Buck-Boost变换器的第二MOSFET开关管S2的栅极与S2驱动模块1-11相连。5.根据权利要求4所述的适用于双管Buck-Boost变换器的前馈型平均电流控制系统，其特征在于，所述电压调节器2、电流调节器4、电流调节器(5)、电流调节器(6)都为比例-积分(PI)调节器。6.基于权利要求1所述宽输入的直流变换器的适用于交错并联型双管Buck-Boost变换器的前馈型平均电流控制系统，其特征在于，将输入电压通过前馈模块的处理后加至了平均电流控制的电流内环，快速抑制了输入电压扰动对输出电压的影响，具体为：第一减法器2-1和电压调节器2-2互相连接，第二减法器2-3和电流调节器2-5互相连接，第三减法器2-4和电流调节器2-6互相连接；第二减法器2-3和第三减法器2-4的输入端与电压调节器2-2的输出端相连；电流调节器2-5的输出端分别与第一加法器2-7的输入端、第五加法器2-11的输入端连接，电流调节器2-6的输出端与第二加法器2-8的输入端相连；第一加法器2-7、第三加法器2-9、第一比较器2-12和第一驱动模块2-16依次连接，第二加法器2-8、第四加法器2-10、第二比较器2-13和第二驱动模块2-17依次连接，第五加法器2-11、第三比较器2-14、第三驱动模块2-19依次连接；第一输入电压前馈函数模块2-15的输出端连接到第三加法器2-9和第四加法器2-10的输入端，第二输入电压前馈函数模块2-19的输出端连接到第五加法器2-11的输入端；在第一减法器2-1中输入变换器输出电压信号和给定的输出侧电压值，在第二减法器2-3中输入从变换器的电感甲L1处取得的电流信号，在第三减法器2-4中输入从变换器的电感乙L2处取得的电流信号，在第一加法器2-7和第二加法器2-8中输入给定的偏移量信号，第一加法器2-7和第二加法器2-8中输出信号分别对应输入第三加法器2-9和第四加法器2-10中，在第三加法器2-9和第四加法器2-10中还输入Buck开关的前馈信号v1，在第五加法器2-11中输入Boost开关的前馈信号v2，在前馈函数模块2-15和前馈函数模块2-18中输入变换器输入电压信号；第一比较器2-12的输出信号经过S1驱动模块2-16输出驱动交错并联型双管Buck-Boost变换器的第一MOSFET开关管S1的开关驱动信号，第二比较器2-17的输出信号经过S1′驱动模块2-17输出驱动交错并联型双管Buck-Boost变换器的第三MOSFET开关管S3的开关驱动信号，第三比较器2-14的输出信号经过S2驱动模块2-19输出驱动交错并联型双管B...
【专利技术属性】
技术研发人员：颜湘武，王杨，葛小凤，张波，徐恒波，刘正男，任亚龙，
申请(专利权)人：华北电力大学保定，保定友源电力科技有限公司，
类型：发明
国别省市：河北;13
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