一种基于五端子阻抗网络的多端口变换器及新能源系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于五端子阻抗网络的多端口变换器及新能源系统，包括二极管、第一开关管、第二开关管、第一电感、第二电感、第一电容、第二电容及第三电容，二极管与电源模块连接，二极管还分别与第一电感的第一端及第一电容连接，第一电感的第二端分别与第二电容的第一端及第一开关管的第一端连接，第一开关管的第二端分别与负载或电网的第一端及第二开关管的第一端连接，第二开关管的第二端分别与第三电容、第二电感的第一端及储能装置的正极连接，第二电感的第二端分别与储能装置的负极、第二电容的第二端及电源模块的负极连接，第三电容还分别与负载或电网的第二端及第一电容连接。本发明专利技术结构简单、易控制，工作效率高，成本低。

【技术实现步骤摘要】
一种基于五端子阻抗网络的多端口变换器及新能源系统
本专利技术涉及电力电子
，特别是涉及一种基于五端子阻抗网络的多端口变换器及新能源系统。
技术介绍
随着新能源技术的日趋成熟，大量的新能源系统投入到电力应用中，用户对于新能源系统中电力电子电路的效率、安全性等性能的要求也越来越高。在实际应用中，新能源系统存在输出电压较低以及电压间歇性输出的问题。如图1、图2所示，图1为现有技术提供的一种新能源系统的结构示意图，图2为现有技术提供的另一种新能源系统的结构示意图。为解决新能源系统输出电压较低的问题，现有技术通过在新能源系统的电源模块1与负载4或者电源模块1与电网4之间额外增加DC/DC变换器2和DC/AC变换器3，将电源模块1的输出电压提升至负载所需电压或者电网4电压。为解决新能源系统电压间歇性输出的问题，现有技术通过增加储能装置5，使新能源系统在输出电压不足的情况下还可以通过储能装置5平滑稳定的输出电压至负载4或者电网4。此外，为了实现储能装置5和新能源系统的能量双向流动，储能装置5与外部设备(例如电源模块1与负载4或者电源模块1与电网4)之间需要增加双向DC/DC变换器6或者双向DC/AC变换器7，新能源系统输出电压充足时通过双向DC/DC变换器6或者双向DC/AC变换器7为储能装置5充电，新能源系统输出电压不足时，储能装置5通过双向DC/DC变换器6或者双向DC/AC变换器7向电网4或者负载4输出电压。可见，现有技术采用三个变换器解决新能源系统输出电压较低以及电压间歇性输出的问题，使得整个新能源系统存在电路级数增多、成本高、电路结构复杂、不易控制以及效率低的问题。因此，如何提供一种解决上述技术问题的方案是本领域技术人员目前需要解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于五端子阻抗网络的多端口变换器，通过控制两个开关管的占空比既实现了储能装置和新能源系统的能量双向流动又可以将新能源系统的输出电压提升至负载所需电压或者电网电压，第一电感、第二电感、第一电容、第二电容及第三电容构成的阻抗网络与半桥变换器共享了一个电容桥臂，电路结构简单，易于控制，提高了新能源系统的工作效率，降低了成本。为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种基于五端子阻抗网络的多端口变换器，应用于新能源系统，包括二极管、第一开关管、第二开关管、第一电感、第二电感、第一电容、第二电容及第三电容，其中：所述二极管的阳极与电源模块的正极连接，所述二极管的阴极分别与所述第一电感的第一端及所述第一电容的第一端连接，所述第一电感的第二端分别与所述第二电容的第一端及所述第一开关管的第一端连接，所述第一开关管的第二端分别与负载或者电网的第一端及所述第二开关管的第一端连接，所述第二开关管的第二端分别与所述第三电容的第一端、所述第二电感的第一端及储能装置的正极连接，所述第二电感的第二端分别与所述储能装置的负极、所述第二电容的第二端及所述电源模块的负极连接，所述第三电容的第二端分别与所述负载或者电网的第二端及所述第一电容的第二端连接。优选地，所述第二电容的容值等于所述第一电容与所述第三电容串联的容值。优选的，所述第一电感的电感值等于所述第二电感的电感值。优选的，当所述第一开关的占空比D1≥0.5，所述第二开关管的占空比D2＝0.5时，所述负载或者所述电网的第一端的电压为所述负载或者所述电网的第二端的电压为所述储能装置的正极的电压为所述储能装置的负极的电压为其中，Vd为电源模块的输出电压。优选的，所述第一开关管与所述第二开关管均为NMOS，其中，所述第一开关管的第一端与所述第二开关管的第一端均为NMOS的漏极，所述第一开关管的第二端与所述第二开关管的第二端均为NMOS的源极。优选的，所述第一开关管与所述第二开关管均为IGBT，其中，所述第一开关管的第一端与所述第二开关管的第一端均为IGBT的集电极，所述第一开关管的第二端及所述第二开关管的第二端均为IGBT的发射极。为解决上述技术问题，本专利技术还提供了一种新能源系统，包括电源模块及储能装置，还包括负载或者电网，还包括如上述所述的基于五端子阻抗网络的多端口变换器。优选的，所述电源模块为太阳电池板。优选的，所述储能装置为超级电容或者电池存储储能装置。本专利技术提供了一种基于五端子阻抗网络的多端口变换器，应用于新能源系统，包括二极管、第一开关管、第二开关管、第一电感、第二电感、第一电容、第二电容及第三电容，其中：二极管的阳极与电源模块的正极连接，二极管的阴极分别与第一电感的第一端及第一电容的第一端连接，第一电感的第二端分别与第二电容的第一端及第一开关管的第一端连接，第一开关管的第二端分别与负载或者电网的第一端及第二开关管的第一端连接，第二开关管的第二端分别与第三电容的第一端、第二电感的第一端及储能装置的正极连接，第二电感的第二端分别与储能装置的负极、第二电容的第二端及电源模块的负极连接，第三电容的第二端分别与负载或者电网的第二端及第一电容的第二端连接。可见，本专利技术提供的基于五端子阻抗网络的多端口变换器中的第一电感、第二电感、第一电容、第二电容及第三电容构成了阻抗网络，通过控制两个开关管的占空比既实现了储能装置和新能源系统的能量双向流动又可以将新能源系统的输出电压提升至负载所需电压或者电网电压，相比于现有技术采用三个变换器解决新能源系统输出电压较低以及电压间歇性输出的问题，本专利技术提供的基于五端子阻抗网络的多端口变换器的阻抗网络与半桥变换器共享了一个电容桥臂，大大的简化了电路结构，降低了电路级数，并且只需要控制两个开关管的占空比即可解决上述问题，控制方式简单，提高了新能源系统的电路工作效率，降低了成本。本专利技术还提供了一种新能源系统，具有如上述基于五端子阻抗网络的多端口变换器所述的有益效果。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为现有技术提供的一种新能源系统的结构示意图；图2为现有技术提供的另一种新能源系统的结构示意图；图3为本专利技术提供的一种基于五端子阻抗网络的多端口变换器的结构示意图；图4为本专利技术提供的基于五端子阻抗网络的多端口变换器在工作模式1下的工作波形图；图5为本专利技术提供的基于五端子阻抗网络的多端口变换器在第一开关管开通、第二开关管关断时的工作过程示意图；图6为本专利技术提供的基于五端子阻抗网络的多端口变换器在第一开关管及第二开关管均开通时的工作过程示意图；图7为本专利技术提供的基于五端子阻抗网络的多端口变换器在第一开关管关断、第二开关管开通时的工作过程示意图；图8为本专利技术提供的基于五端子阻抗网络的多端口变换器在第一开关管开通、第二开关管关断时的工作过程示意图；图9为本专利技术提供的基于五端子阻抗网络的多端口变换器在第一开关管及第二开关管均开通时的工作过程示意图；图10为本专利技术提供的基于五端子阻抗网络的多端口变换器在第一开关管关断、第二开关管开通的工作过程示意图；图11为本专利技术提供的基于五端子阻抗网络的多端口变换器在第一开关管开通、第二开关管关断的工作过程示意图；图12为本专利技术提供的基于五端子阻抗网络的多端口本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于五端子阻抗网络的多端口变换器，应用于新能源系统，其特征在于，包括二极管、第一开关管、第二开关管、第一电感、第二电感、第一电容、第二电容及第三电容，其中：所述二极管的阳极与电源模块的正极连接，所述二极管的阴极分别与所述第一电感的第一端及所述第一电容的第一端连接，所述第一电感的第二端分别与所述第二电容的第一端及所述第一开关管的第一端连接，所述第一开关管的第二端分别与负载或者电网的第一端及所述第二开关管的第一端连接，所述第二开关管的第二端分别与所述第三电容的第一端、所述第二电感的第一端及储能装置的正极连接，所述第二电感的第二端分别与所述储能装置的负极、所述第二电容的第二端及所述电源模块的负极连接，所述第三电容的第二端分别与所述负载或者电网的第二端及所述第一电容的第二端连接。

【技术特征摘要】
1.一种基于五端子阻抗网络的多端口变换器，应用于新能源系统，其特征在于，包括二极管、第一开关管、第二开关管、第一电感、第二电感、第一电容、第二电容及第三电容，其中：所述二极管的阳极与电源模块的正极连接，所述二极管的阴极分别与所述第一电感的第一端及所述第一电容的第一端连接，所述第一电感的第二端分别与所述第二电容的第一端及所述第一开关管的第一端连接，所述第一开关管的第二端分别与负载或者电网的第一端及所述第二开关管的第一端连接，所述第二开关管的第二端分别与所述第三电容的第一端、所述第二电感的第一端及储能装置的正极连接，所述第二电感的第二端分别与所述储能装置的负极、所述第二电容的第二端及所述电源模块的负极连接，所述第三电容的第二端分别与所述负载或者电网的第二端及所述第一电容的第二端连接。2.根据权利要求1所述的多端口变换器，其特征在于，所述第二电容的容值等于所述第一电容与所述第三电容串联的容值。3.根据权利要求2所述的多端口变换器，其特征在于，所述第一电感的电感值等于所述第二电感的电感值。4.根据权利要求3所述的多端口变换器，其特征在于，当所述第一开关的占空比D1≥0.5，...

【专利技术属性】
技术研发人员：张桂东，王志洋，陈思哲，李惜玉，章云，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：广东,44