一种新型宽输入范围三端口变换器制造技术

本实用新型专利技术涉及一种新型宽输入范围三端口变换器。属于电力电子变换器技术领域。该变换器设有光伏电池PV、蓄电池Bat和电阻负载R三个端口，包括一个升压电路Boost和一个可逆升降压Sepic

【技术实现步骤摘要】
一种新型宽输入范围三端口变换器


[0001]本技术涉及电力电子能量转换
，具体为一种新型宽输入范围三端口变换器。
技术背景
[0002]随着环境问题的突显和化石能源的短缺，以太阳能、风能为代表的新能源发电技术得到了广泛的关注。传统的光伏储能型发电系统通常需要多个两端口变换器组合进行能量的传输，存在变换器数量多、体积大、功率密度低等问题，采用三端口变换器替代原有的多个两端口变换器，可使整个系统结构变得更加简单，从而具有体积小、功率密度高等优点。三端口变换器仅需要一个组合变换器即可实现新能源的发电、能量的存储和负载的连接与控制，可以有效提高系统的效率和功率密度。
[0003]但是现有的大多非隔离三端口开关直流变换器对于光伏电池电压和蓄电池电压之间的关系有一定的限定，例如：[1]王辉,陈耀,曾庆典,李圣乾,邾玢鑫.一种多工况高增益多端口DC/DC变换器[J].中国电机工程学报,2019,39(07):2155
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2166中所介绍的三端口变换器只能用于光伏电池电压V
pv
小于蓄电池电压V
B
的应用场景，[2]Suresh, K.,et al."Cost
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efficient nonisolated three
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port DC
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DC converter for EV/HEVapplications with energy storage."European transactionson electrical power engineering29.10(2019):e12088.1
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e12088.20.中所介绍的三端口变换器只能用于光伏电池电压V
pv
大于蓄电池电压V
B
的应用场景，应用范围窄，因为光伏电池电压和蓄电池电压之间的关系限定使用范围小，稳定性差且变换效率低，长时间使用会影响变换器的使用。

技术实现思路

[0004]本技术的目的是针对现有技术的不足，提供一种新型宽输入范围三端口变换器，具有体积小、宽输入范围、集成度高、稳定性高和变换效率高等优点等优点。
[0005]本技术的技术方案是：
[0006]一种基于可逆Sepic
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Zeta宽输入范围的非隔离三端口直流开关变换器及其控制方法。该变换器设有光伏电池PV、蓄电池Bat、电阻负载R三个端口、一个升压电路Boost和一个可逆升降压Sepic
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Zeta 电路。一个升压电路Boost用于连接光伏电池PV和负载；一个可逆升降压电路用于连接光伏电池PV和蓄电池Bat以及蓄电池Bat和负载R。具体电路组成是：在升压电路Boost中光伏电池PV的正极连接于电容C1的一端和二极管VD1的阳极，二极管VD2的阳极和电感L1的一端相连。开关管S4的漏极和二极管VD4的阳极与电感L1的另一端相连接；二极管VD4的阴极连于输出滤波电容C4的一端和负载R的一端；在升降压Sepic
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Zeta电路中，蓄电池Bat的正极连接于电容C2的一端和电感L2的一端，开关管S2的漏极和电容C3的一端与电感L2的另一端相连，电容C2的另一端引出三条支路，一条支路接开关管 S1的源极，一条支路接开关管S3的漏极，最后一条支路接电感L3的一端，开关管S1和二极管串联电路与二极管VD1的阴极和电感L1的一端相连，开关管S3和VD3的串联电路接于电感L2的另一端和二极
管VD4的阳极；负载R的另一端连于输出电容C4的另一端、开关管S4的源极、电感L3的另一端、开关管S2的源极、电容C2的另一端、蓄电池 Bat的负极、电容C1的另一端和光伏电池PV的负极。
[0007]本技术还提供了一种基于可逆Sepic
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Zeta宽输入范围的非隔离三端口直流开关变换器及其控制方法，包括以下四种工作模式，具体如下：
[0008](1)光伏电池PV对负载R供电和对蓄电池Bat充电工作模式：
[0009]开关管S2和开关管S3不工作，当开关管S1和开关管S4导通，一方面光伏电池PV经过电容C3、电感L2为蓄电池Bat充电，另一方面光伏电池PV为电感L2和电感L3充电。当开关管S1关断、开关管S4继续导通时，一方面光伏电池PV继续为电感L1充电，另一方面电感 L3为电容C3充电、电感L2通过开关管S2的体二极管续流为负载供电。当开关管S4和开关管S1均关断时，一方面光伏电池PV和电感L1为负载供电，另一方面电感L3继续为电容C3充电、电感L2通过开关管S2的体二极管续流继续为负载供电。
[0010](2)光伏电池PV和蓄电池Bat共同对负载R供电工作模式：
[0011]当光伏电池电压V
pv
大于蓄电池电压V
B
时，开关管S1不工作，开关管S2和开关管S3互补导通，当开关管S2导通、开关管S3和开关管 S4关断时，一方面光伏电池PV和电感L1为负载R供电，另一方面蓄电池Bat为电感L2充电，电容C3对电感L3充电，当开关管S2继续导通、开关管S3继续关断、开关管S4导通时，一方面光伏电池PV 为电感L1充电，另一方面蓄电池Bat继续为电感L2充电，电容C3继续为电感L2充电，当开关管S3导通、开关管S2和开关管S4关断时，一方面光伏电池PV和电感L1为负载R供电，另一方面蓄电池Bat和电感经过电容C3为负载供电、电感L3也为负载R供电。
[0012]当光伏电池电压V
pv
小于蓄电池电压V
B
且满足开关管S2的占空比小于开关管S4的占空比时，开关管S1不工作，当开关管S4导通、开关管S2和开关管S3关断时，光伏电池PV为电感L1充电，当开关管S4继续导通、开关管S3继续关断和开关管S2导通时，一方面光伏电池 PV继续为电感L1充电，另一方面蓄电池Bat为电感L2充电，电容C3为电感L3充电，当开关管S2和S4关断、S3开通时，光伏电池PV和电感L1、蓄电池Bat和电感L2、电感L3同时为负载R供电。
[0013](3)蓄电池Bat单独对负载R供电工作模式：
[0014]开关管S1和开关管S4不工作，开关管S2和开关管S3互补导通，光伏电池PV输入功率为零，当开关管S2导通、开关管S3关断时，蓄电池Bat对电感L2充电，电容C3对电感L3充电，当开关管S2关断、开关管S3导通，蓄电池Bat和电感L2、L3中的能量通过开关管S3为负载R供电。
[0015](4)光伏电池PV单独对负载R电供工作模式：
[0016]开关管S1、开关管S2和开关管S3不工作，当开关管S4导通时，光伏电池PV 对电感L1充电，当开关管S4关断时，光伏电池PV和电感L1同时为负载R供电。
[0017]与现有技术相比，本技术的有益效果是：
[0018]本技术具有较宽的输入电压范围，光伏电池PV和蓄电池Bat之间由可逆升降压本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种新型宽输入范围三端口变换器，其特征在于由光伏电池PV、蓄电池Bat、电阻负载R、升压电路Boost、可逆升降压Sepic
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Zeta电路组成，所述升压电路Boost用于连接光伏电池PV和电阻负载R；所述可逆升降压电路用于连接光伏电池PV和蓄电池Bat以及蓄电池Bat和电阻负载R，具体电路组成是：在升压电路Boost中光伏电池PV的正极连接于电容C1的一端和二极管VD1的阳极，二极管VD2的阳极和电感L1的一端相连，开关管S4的漏极和二极管VD4的阳极与电感L1的另一端相连接；二极管VD4的阴极连于输出滤波电容C4的一端和负载R的一端；在可逆升降压Sepic
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Zeta电路中，...

【专利技术属性】
技术研发人员：高圣伟，祝庆同，牛萍娟，于冠恒，王博，
申请(专利权)人：天津工业大学，
类型：新型
国别省市：