一种应用于家庭直流微电网的多端口变换器制造技术

本申请公开了一种应用于家庭直流微电网的多端口变换器，包括：与目标直流微电网中的蓄电池相连的移相全桥电路；与目标直流微电网中的光伏电池相连，并与移相全桥电路共用两个开关管的双向buck/boost电路；与移相全桥电路中变压器的副边相连，用于对蓄电池和光伏电池的输出电压进行整流，得到第一电流，并利用第一电流为高压负载进行供电的整流电路；与整流电路相连，用于利用移相全桥电路输入端的PWM信号将第一电流转换为第二电流，并利用第二电流为低压负载进行供电的同步buck电路。因为双向buck/boost电路复用了移相全桥电路的开关管，由此就可以降低多端口变换器所需要消耗的能量资源。

A multi port converter applied to household DC microgrid

【技术实现步骤摘要】
一种应用于家庭直流微电网的多端口变换器
本技术涉及微电网
，特别涉及一种应用于家庭直流微电网的多端口变换器。
技术介绍
直流微电网因其能够高效、可靠地接纳风力、光能等分布式可再生能源发电系统、储能单元、电动汽车及其它直流用电负荷，所以，在实际应用中得到了较为广泛的应用。而为了将发电设备与多个储能元件进行有效结合，通常需要用到多端口变换器，因为多端口变换器能够利用单级功率变换单元连接多个电源，所以，多端口变换器能够对储能发电设备和多个储能元件中的能量进行集中控制，从而达到提高能源利用率的目的。但是，现有的多端口变换器均需要数量较多的开关管才能保证多端口变换器的正常、稳定运行，这样就会导致多端口变换器需要消耗大量的能量资源。针对这一问题，现在还没有较为有效的解决办法。所以，如何进一步降低多端口变换器所需要消耗的能量资源，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
技术实现思路
有鉴于此，本技术的目的在于提供一种应用于家庭直流微电网的多端口变换器，以进一步降低多端口变换器所需要消耗的能量资源。其具体方案如下：一种应用于家庭直流微电网的多端口变换器，包括：与目标直流微电网中的蓄电池相连的移相全桥电路；与所述目标直流微电网中的光伏电池相连，并与所述移相全桥电路共用两个开关管的双向buck/boost电路；与所述移相全桥电路中变压器的副边相连，用于对所述蓄电池和所述光伏电池的输出电压进行整流，得到第一电流，并利用所述第一电流为高压负载进行供电的整流电路；与所述整流电路相连，用于利用所述移相全桥电路输入端的PWM信号将所述第一电流转换为第二电流，并利用所述第二电流为低压负载进行供电的同步buck电路。优选的，所述移相全桥电路包括：第一MOS管、第二MOS管、第三MOS管、第四MOS管、第一电感、第一电容和所述变压器；其中，所述第一MOS管的源极与所述第三MOS管的源极相连，所述第一MOS管的漏极分别与所述第二MOS管的源极和所述第一电容的第一端相连，所述第三MOS管的漏极与所述第四MOS管的源极相连，所述第二MOS管的漏极与所述第四MOS管的漏极相连，所述第一电容的第二端与所述第一电感的第一端相连，所述第一电感的第二端与所述变压器原边的一端相连，所述变压器原边的另一端与所述第三MOS管的漏极和所述第四MOS管的源极之间的连接线相连；相应的，所述第一MOS管的源极与所述蓄电池的正极相连，所述蓄电池的负极与所述第二MOS管的漏极相连。优选的，所述双向buck/boost电路包括第二电感、所述第一MOS管和所述第二MOS管；其中，所述第二电感的第二端与所述第一MOS管的漏极相连；相应的，所述第二电感的第一端与所述光伏电池的正极相连，所述光伏电池的负极与所述第二MOS管的漏极相连。优选的，所述整流电路包括：第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管；其中，所述第一二极管的负极与所述第二二极管的负极相连，所述第一二极管的正极与所述第三二极管的负极相连，所述第二二极管的正极与所述第四二极管的负极相连，所述第四二极管的正极与所述第三二极管的正极相连；相应的，所述第一二极管的正极与所述变压器副边的一端相连，所述变压器副边的另一端与所述第二二极管的正极和所述第四二极管的负极的连接线相连，所述第二二极管的负极与所述高压负载的一端相连，所述第四二极管的正极与所述高压负载的另一端相连。优选的，还包括：第三电感和第二电容；其中，所述第三电感的第一端与所述第二二极管的负极相连，所述第三电感的第二端与所述第二电容的第一端相连，所述第二电容的第二端与所述第四二极管的正极相连。优选的，所述同步buck电路包括第五MOS管、第六MOS管和第四电感；其中，所述第五MOS管的漏极分别与所述第六MOS管的源极和所述第四电感的第一端相连；相应的，所述第五MOS管的源极与所述第二二极管的负极相连，所述第六MOS管的漏极与所述第四二极管的正极相连，所述第四电感的第二端与所述低压负载的一端相连，所述低压负载的另一端与所述第六MOS管的漏极相连。优选的，还包括：第三电容；其中，所述第三电容的第一端与所述第四电感的第二端相连，所述第三电容的第二端与所述第六MOS管的漏极相连。可见，在本技术中，由于双向buck/boost电路共用了移相全桥电路的两个开关管，这样就使得多端口变换器具有了两个输入端，而且，利用整流电路和同步buck电路可以将蓄电池和光伏电池的输出电压转换为高压输出和低压输出，这样就使得多端口变换器具有了高压和低压两个输出端口，也即，本技术所提供的多端口变换器具有两个输入端口和两个输出端口。显然，相比于现有技术中的多端口变换器而言，因为可以通过双向buck/boost电路复用移相全桥电路中的开关管来减少多端口变换器中开关管的使用数量，由此就可以降低多端口变换器所需要消耗的能量资源。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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技术的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1为本技术实施例所提供的一种多端口变换器的结构图；图2为本技术实施例所提供的另一种多端口变换器的结构图；图3为多端口变换器中各个开关周期的模态图；图4为多端口变换器在模态[t0,t1]的等效电路图；图5为多端口变换器在模态[t1,t2]的等效电路图；图6为多端口变换器在模态[t2,t3]的等效电路图；图7为多端口变换器在模态[t3,t4]的等效电路图；图8为多端口变换器在模态[t4,t5]的等效电路图；图9为多端口变换器在模态[t5,t6]的等效电路图；图10为多端口变换器在模态[t6,t7]的等效电路图；图11为多端口变换器在模态[t7,t8]的等效电路图；图12为多端口变换器在模态[t8,t9]的等效电路图；图13为本技术实施例所提供的一种端口变换器的控制系统的结构图；图14为多端口变换器中光伏电池输入端在发生突变时各个端口电压的波形图；图15为多端口变换器中光伏电池输入端在发生突变时储能电池端口的电流波形示意图；图16为多端口变换器中光伏电池输入端在发生突变时光伏电池端口电压的波形图；图17为多端口变换器中光伏电池输入端在发生突变时多端口变换器中输出端口的波形示意图；图18为多端口变换器中光伏电池输入端在发生突变时储能电池端SOC波形图；图19为多端口变换器在负载功率发生突变时各个端口电压的波形示意图；图20为多端口变换器在负载功率发生突变时储能电池端口电流的波形示意图；图21为多端口变换器在负载功率发生突变时光伏电池端口电流的波形本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种应用于家庭直流微电网的多端口变换器，其特征在于，包括：/n与目标直流微电网中的蓄电池相连的移相全桥电路；/n与所述目标直流微电网中的光伏电池相连，并与所述移相全桥电路共用两个开关管的双向buck/boost电路；/n与所述移相全桥电路中变压器的副边相连，用于对所述蓄电池和所述光伏电池的输出电压进行整流，得到第一电流，并利用所述第一电流为高压负载进行供电的整流电路；/n与所述整流电路相连，用于利用所述移相全桥电路输入端的PWM信号将所述第一电流转换为第二电流，并利用所述第二电流为低压负载进行供电的同步buck电路。/n

【技术特征摘要】
1.一种应用于家庭直流微电网的多端口变换器，其特征在于，包括：
与目标直流微电网中的蓄电池相连的移相全桥电路；
与所述目标直流微电网中的光伏电池相连，并与所述移相全桥电路共用两个开关管的双向buck/boost电路；
与所述移相全桥电路中变压器的副边相连，用于对所述蓄电池和所述光伏电池的输出电压进行整流，得到第一电流，并利用所述第一电流为高压负载进行供电的整流电路；
与所述整流电路相连，用于利用所述移相全桥电路输入端的PWM信号将所述第一电流转换为第二电流，并利用所述第二电流为低压负载进行供电的同步buck电路。


2.根据权利要求1所述的多端口变换器，其特征在于，所述移相全桥电路包括：第一MOS管、第二MOS管、第三MOS管、第四MOS管、第一电感、第一电容和所述变压器；
其中，所述第一MOS管的源极与所述第三MOS管的源极相连，所述第一MOS管的漏极分别与所述第二MOS管的源极和所述第一电容的第一端相连，所述第三MOS管的漏极与所述第四MOS管的源极相连，所述第二MOS管的漏极与所述第四MOS管的漏极相连，所述第一电容的第二端与所述第一电感的第一端相连，所述第一电感的第二端与所述变压器原边的一端相连，所述变压器原边的另一端与所述第三MOS管的漏极和所述第四MOS管的源极之间的连接线相连；
相应的，所述第一MOS管的源极与所述蓄电池的正极相连，所述蓄电池的负极与所述第二MOS管的漏极相连。


3.根据权利要求2所述的多端口变换器，其特征在于，所述双向buck/boost电路包括第二电感、所述第一MOS管和所述第二MOS管；
其中，所述第二电感的第二端与所述第一MOS管的漏极相连；
相应的，所述第二电感的第一端与所述光伏电池的正极...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴帆，张朝瑞，孙章，陈湘，宋潇潇，
申请(专利权)人：西华大学，
类型：新型
国别省市：四川;51