一种基于三开关的双向DC/DC拓扑电路及控制方法技术

本发明专利技术公开了一种基于三开关的双向DC/DC拓扑电路，包括三个开关模块、能量存储/释放模块和电压平稳模块，其中，三个开关模块依次组成桥臂，通过三个开关模块控制双向DC/DC拓扑电路的工作状态；能量存储/释放模块用于存储/释放能量；电压平稳模块用于稳定电压；本发明专利技术还公开了一种基于上述双向DC/DC电路的控制方法。本发明专利技术的占空比可以根据需要的功率流向进行任意调整，既能通过电池组升压给到直流母线，给负载供电；同时也能通过直流母线给电池充电，实现能量的双向流动，通过共享电池组的方式，降低储能逆变器中电池组的使用占比，提高利用率，降低消耗成本。

【技术实现步骤摘要】
一种基于三开关的双向DC/DC拓扑电路及控制方法
本专利技术涉及电力电子
，更具体地，涉及一种基于三开关的双向DC/DC拓扑电路及控制方法。
技术介绍
随着能源危机和环境污染问题日益严重，新能源发电技术逐渐成为世界关注和研究的热点，而新能源供电系统中为解决新能源发电设备受环境影响的固有缺陷，必须配备一定容量的储能装置。储能装置起到能量平衡和支撑作用，及时补充系统的短时峰值功率，回收多余功率，保证供电的连续性和可靠性，提高电能的利用率，并且可以确保发电设备在输出功率或负载功率波动较大时，仍能够保持良好的稳定性。然而如果每台储能逆变器原则上需要配置一个电池组，那么多台逆变器就需要配置多个电池组，而电池组在整个储能逆变器中占的成本较高，严重影响了储能装置的大规模使用。
技术实现思路
本专利技术克服了上述现有的技术不足，提供一种基于三开关的双向DC/DC拓扑电路及控制方法。本专利技术既能通过电池组升压给到直流母线，给负载供电；同时也能通过直流母线给电池充电，实现能量的双向流动，降低储能逆变器中电池组的使用占比，提高利用率，降低消耗成本。为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案如下：一种基于三开关的双向DC/DC拓扑电路，包括三个开关模块、能量存储/释放模块和电压平稳模块，其中，所述的三个开关模块依次组成桥臂，通过三个开关模块控制双向DC/DC拓扑电路的工作状态；所述的能量存储/释放模块用于存储/释放能量；所述的电压平稳模块用于稳定电压；连接关系包括以下：所述的输入级的正极与能量存储/释放模块的一端电连接；所述的能量存储/释放模块的另一端与桥臂中两个开关管的连接点电连接；所述的输入级的负极与桥臂中另外两个开关管的连接点电连接；所述的桥臂的一端与能量存储/释放模块的一端电连接；所述的桥臂的另一端与能量存储/释放模块的另一端电连接；所述的电压平稳模块的一端与输出级的正极电连接；所述的电压平稳模块的另一端与输出级的负极电连接。本专利技术的占空比可以根据需要的功率流向进行任意调整，既能通过电池组升压给到直流母线，给负载供电；同时也能通过直流母线给电池充电，实现能量的双向流动，通过共享电池组的方式，降低储能逆变器中电池组的使用占比，提高利用率，降低消耗成本。在一种优选的方案中，所述的开关模块是MOS管或者晶体管或者包括反相二极管的IGBT管。在一种优选的方案中，所述的开关模块是包括反相二极管的IGBT管，其连接关系如下：所述的第一IGBT管的集电极与电压平稳模块的一端电连接；所述的第一IGBT管的发射极与第二IGBT管的集电极电连接；所述的第一IGBT管的发射极与电压平稳模块的一端电连接；所述的第二IGBT管的发射极与第三IGBT管的集电极电连接；所述的第二IGBT管的发射极与输入级的负极电连接；所述的第三IGBT管的发射极与电压平稳模块的另一端电连接。在一种优选的方案中，所述的能量存储/释放模块包括电感，所述的电感的一端定义为能量存储/释放模块的一端；所述的电感的另一端定义为能量存储/释放模块的另一端。在一种优选的方案中，所述的电压平稳模块包括电容，所述的电容的一端定义为电压平稳模块的一端；所述的电容的另一端定义为电压平稳模块的另一端。本专利技术还公开了基于上述电路的控制方法，实现BOOST升压电路，包括以下步骤：三个开关模块依次定义为第一开关管、第二开关管和第三开关管，将第二开关管闭合，将第一开关管断开，将第三开关管断开；输入级接入直流电，能量存储/释放模块存储能量；将第二开关管断开，将第一开关管断开，将第三开关管断开；能量存储/释放模块释放能量，提高电压平稳模块两端的电压，电压平稳模块保持输出电压的稳定，输出级接入母线，实现对母线电压的提高。在一种优选的方案中，实现BUCK降压电路，包括以下步骤：三个开关模块依次定义为第一开关管、第二开关管和第三开关管，将第二开关管断开，将第一开关管闭合，将第三开关管闭合；输入级接入母线，输出级接入电池组；输入级通过能量存储/释放模块存储能量同时为输出级提供能量；将第二开关管断开，将第一开关管断开，将第三开关管断开；能量存储/释放模块对输出级提供能量，电压平稳模块保持输出电压稳定。与现有技术相比，本专利技术技术方案的有益效果是：本专利技术的占空比可以根据需要的功率流向进行任意调整，既能通过电池组升压给到直流母线，给负载供电；同时也能通过直流母线给电池充电，实现能量的双向流动，通过共享电池组的方式，降低储能逆变器中电池组的使用占比，提高利用率，降低消耗成本。附图说明图1为实施例1的电路拓扑结构图。图2(a)为实施例1的功率由UBAT流向UBUS时第一开关模态DC/DC电路等效拓扑结构图；图2(b)为实施例1的功率由UBAT流向UBUS时第二开关模态DC/DC电路等效拓扑结构图；图3(a)为实施例1的功率由UBUS流向UBAT时第一开关模态DC/DC电路等效拓扑结构图；图3(b)为实施例1的功率由UBUS流向UBAT时第二开关模态DC/DC电路等效拓扑结构图；图4为实施例1的功率由UBAT流向UBUS时对应的各开关管驱动波形图；图5为实施例1的功率由UBUS流向UBAT时对应的各开关管驱动波形图；图6为实施例1的为双向DC/DC共享电池组接入电路框架图；图7为实施例1中台储能逆变器共电池组时实施例的DC/DC电路结构图。具体实施方式附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。下面结合附图和实施例对本专利技术的技术方案做进一步的说明。实施例如图1所示，一种基于三开关的双向DC/DC拓扑电路，包括三个开关模块、能量存储/释放模块和电压平稳模块，其中，所述的三个开关模块依次组成桥臂，通过三个开关模块控制双向DC/DC拓扑电路的工作状态；所述的能量存储/释放模块用于存储/释放能量；所述的电压平稳模块用于稳定电压；连接关系包括以下：所述的输入级的正极与能量存储/释放模块的一端电连接；所述的能量存储/释放模块的另一端与桥臂中两个开关管的连接点电连接；所述的输入级的负极与桥臂中另外两个开关管的连接点电连接；所述的桥臂的一端与能量存储/释放模块的一端电连接；所述的桥臂的另一端与能量存储/释放模块的另一端电连接；所述的电压平稳模块的一端与输出级的正极电连接；所述的电压平稳模块的另一端与输出级的负极电连接。本实施例的占空比可以根据需要的功率流向进行任意调整，既能通过电池组升压本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于三开关的双向DC/DC拓扑电路，其特征在于，包括三个开关模块、能量存储/释放模块和电压平稳模块，其中，/n所述的三个开关模块依次组成桥臂，通过三个开关模块控制双向DC/DC拓扑电路的工作状态；/n所述的能量存储/释放模块用于存储/释放能量；/n所述的电压平稳模块用于稳定电压；/n连接关系包括以下：/n所述的输入级的正极与能量存储/释放模块的一端电连接；/n所述的能量存储/释放模块的另一端与桥臂中两个开关管的连接点电连接；/n所述的输入级的负极与桥臂中另外两个开关管的连接点电连接；/n所述的桥臂的一端与能量存储/释放模块的一端电连接；/n所述的桥臂的另一端与能量存储/释放模块的另一端电连接；/n所述的电压平稳模块的一端与输出级的正极电连接；/n所述的电压平稳模块的另一端与输出级的负极电连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于三开关的双向DC/DC拓扑电路，其特征在于，包括三个开关模块、能量存储/释放模块和电压平稳模块，其中，
所述的三个开关模块依次组成桥臂，通过三个开关模块控制双向DC/DC拓扑电路的工作状态；
所述的能量存储/释放模块用于存储/释放能量；
所述的电压平稳模块用于稳定电压；
连接关系包括以下：
所述的输入级的正极与能量存储/释放模块的一端电连接；
所述的能量存储/释放模块的另一端与桥臂中两个开关管的连接点电连接；
所述的输入级的负极与桥臂中另外两个开关管的连接点电连接；
所述的桥臂的一端与能量存储/释放模块的一端电连接；
所述的桥臂的另一端与能量存储/释放模块的另一端电连接；
所述的电压平稳模块的一端与输出级的正极电连接；
所述的电压平稳模块的另一端与输出级的负极电连接。


2.根据权利要求1所述的双向DC/DC拓扑电路，其特征在于，所述的开关模块是MOS管或者晶体管或者包括反相二极管的IGBT管。


3.根据权利要求2所述的双向DC/DC拓扑电路，其特征在于，所述的开关模块是包括反相二极管的IGBT管，其连接关系如下：
所述的第一IGBT管的集电极与电压平稳模块的一端电连接；
所述的第一IGBT管的发射极与第二IGBT管的集电极电连接；
所述的第一IGBT管的发射极与电压平稳模块的一端电连接；
所述的第二IGBT管的发射极与第三IGBT管的集电极电连接；
所述的第二IGBT管的发射极与输入级的负极电连接；
所述的第三IGBT管的发射极与电压平稳模块的另一端电连接。


4.根据权利要求1至3中任一权利要求所述的双向DC/DC拓扑电路，其特征在于，所述的能量存储/释...

【专利技术属性】
技术研发人员：张志，吴军凯，朱祖宏，唐校，刘畅，刘学良，
申请(专利权)人：东莞理工学院，
类型：发明
国别省市：广东;44