非隔离式单输入双输出双向升降压DC-DC转换器制造技术

各种实施例可以提供非隔离式单输入双输出(SIDO)双向升降压直流(DC)到DC(DC

【技术实现步骤摘要】
非隔离式单输入双输出双向升降压DC
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DC转换器


[0001]本专利技术一般涉及发电系统，特别是涉及发电系统的直流(DC)到直流(DC
‑
DC)转换器。

技术介绍

[0002]诸如燃料电池之类的电化学装置可以高效地将储存在燃料中的能量转换成电能。在诸如固体氧化物燃料电池(SOFC)系统的燃料电池系统中，氧化流通过燃料电池的阴极侧，而燃料入口流通过燃料电池的阳极侧。氧化流通常是空气，而燃料流可以是碳氢化合物燃料，例如甲烷、天然气、戊烷、乙醇或甲醇。燃料电池能够将带负电的氧离子从阴极流动流传输到阳极流动流，在阳极流动流中，离子与游离氢或碳氢化合物分子中的氢结合形成水蒸气和/或一氧化碳形成二氧化碳。来自带负电的离子的多余电子通过在阳极和阴极之间完成的电路而回到燃料电池的阴极侧，从而导致电流流过电路。
[0003]SOFC系统可在许多不同布置下用于为许多不同设备供电。例如，SOFC系统可用于为电池充电和/或为微电网供电。在SOFC系统应用中，直流(DC)到DC(DC
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DC)转换器很受欢迎，以支持SOFC系统的高效运行。具体而言，双向DC
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DC转换器广泛用于电池充电和微电网应用。
[0004]因此，除了提供其他技术优势之外，还需要能够克服上述一个或多个限制的技术。

技术实现思路

[0005]仅出于介绍以简化形式呈现的概念的目的而提供该
技术实现思路
。这并不旨在以任何方式识别要求保护的专利技术的基本特征或限制本专利技术的范围。
[0006]各种实施方案可以提供非隔离式单输入双输出(SIDO)双向升降压直流(DC)到直流(DC
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DC)转换器。各种实施方案可以提供一种用于控制非隔离式SIDO双向升降压DC
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DC转换器的降压占空比的方法，使得在非隔离式SIDO双向升降压DC
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DC转换器的第一部分上测量的第一电压保持在小于第一负载的电压，并且在非隔离式SIDO双向升降压DC
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DC转换器的第二部分上测量的第二电压保持在小于第二负载的电压。
[0007]实施方案包括一种用于控制连接到DC源、第一负载和第二负载的非隔离式SIDO双向升降压DC
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DC转换器的方法。该方法包括确定第一负载的第一电压；确定第二负载的第二电压。该方法包括控制非隔离式SIDO双向升降压DC
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DC转换器的降压占空比，使得在非隔离式SIDO双向升降压DC
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DC转换器的第一部分上测量的第一电压被维持在小于第一负载的第一电压，并且在非隔离式SIDO双向升降压DC
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DC转换器的第二部分上测量的第二电压被维持在小于第二负载的第二电压。
[0008]在另一个实施方案中，公开了一种非隔离式SIDO双向升降压DC
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DC转换器。非隔离式SIDO双向升降压DC
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DC转换器包括配置为连接到DC源的正极端的第一输入端。非隔离式SIDO双向升降压DC
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DC转换器还包括：第二输入端，被配置为连接到DC源的负极端；第一可控开关，包括相应的第一侧和第二侧。第一可控开关的一侧连接到第一输入端。第二可控开
关包括相应的第一侧和第二侧。第二可控开关的第一侧连接到第一可控开关的第二侧。第二可控开关的第二侧连接到第二输入端。此外，非隔离式SIDO双向升降压DC
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DC转换器包括具有相应第一侧和第二侧的第一电感器。第一电感器的第一侧连接到第一可控开关的第二侧以及第二可控开关的第一侧。非隔离式SIDO双向升降压DC
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DC转换器包括具有相应第一侧和第二侧的第三可控开关。第三可控开关的第一侧连接到第一电感器的第二侧。第四可控开关包括相应的第一侧和第二侧。第四可控开关的第一侧连接到第三可控开关的第二侧。此外，第二电感器包括相应的第一侧和第二侧。第二电感器的第一侧连接到第四可控开关的第二侧，并且第二电感器的第二侧连接到第二可控开关的第二侧和第二输入端。第五可控开关包括相应的第一侧和第二侧。第五可控开关的第二侧连接到第一电感器的第二侧和第三可控开关的第一侧。第六可控开关包括相应的第一侧和第二侧。第六可控开关的第一侧连接到第四可控开关的第二侧和第二电感器的第一侧。第一电压输出电路部分包括相应的第一侧和第二侧。第一电压输出电路部分的第一侧连接到第五可控开关的第二侧。第一电压输出电路部分被配置为向第一负载输出第一直流电压。第二电压输出电路部分包括相应的第一侧和第二侧。第一电压输出电路部分的第二侧、第二电压输出电路部分的第一侧、第三可控开关的第二侧和第四可控开关的第一侧连接在一起。第二电压输出电路部分的第二侧连接到第六可控开关的第二侧。进一步地，第二电压输出电路部分被配置为向第二负载输出第二直流电压。非隔离式SIDO双向升降压DC
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DC转换器包括控制器，其连接第一可控开关、第二可控开关、第三可控开关、第四可控开关、第五可控开关和第六可控开关。控制器被配置为根据主占空比至少控制第一可控开关和第二可控开关。控制器被配置为根据至少部分地基于主占空比的第一升压控制占空比来控制第三可控开关和第五可控开关。此外，控制器被配置为根据至少部分地基于主占空比的第二升压控制占空比来控制第四可控开关和第六可控开关。控制器被配置为控制主占空比，第一升压控制占空比和第二升压控制占空比，使得当第一负载大于第二负载时，第一升压控制占空比大于第二升压控制占空比，并且当第二负载大于第一负载时，第二升压控制占空比大于第一升压控制占空比。
[0009]在另一个实施方案中，公开了一种非隔离式SIDO双向升降压DC
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DC转换器。非隔离式SIDO双向升降压DC
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DC转换器包括被配置为连接到DC源的正极端的第一输入端和被配置为连接到DC源的负极端的第二输入端。第一电容器包括相应的第一侧和第二侧。第一电容器的第一侧连接到第一输入端。第二电容器包括相应的第一侧和第二侧。第二电容器的第一侧连接到第一电容器的第二侧，第二电容器的第二侧连接到第二输入端。第一可控开关包括相应的第一侧和第二侧。第一可控开关的第一侧连接到第一输入端和第一电容器的第一侧。第二可控开关包括相应的第一侧和第二侧。第二可控开关的第一侧连接到第一可控开关的第二侧，第二可控开关的第二侧连接到第二输入端。第一电感器包括相应的第一侧和第二侧。第一电感器的第一侧连接到第一可控开关的第二侧和第二可控开关的第一侧。第三可控开关包括相应的第一侧和第二侧。第三可控开关的第一侧连接到第一电感器的第二侧。第四可控开关包括相应的第一侧和第二侧。第四可控开关的第一侧连接到第三可控开关的第二侧。第二电感器包括相应的第一侧和第二侧。第二电感器的第二侧连接到第四可控开关的第二侧，并且第二电感器的第二侧连接到第二可控开关的第二侧、第二输入端和第二电容器的第二侧。第五可控开关包括相应的第一侧和第二侧。第五可控开关的第二侧连接到第一电感器的第二侧和本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于控制非隔离式单输入双输出(SIDO)双向升降压直流到直流(DC
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DC)转换器，该转换器连接到直流源、第一负载和第二加载，所述方法包括：确定第一负载的第一电压；确定第二负载的第二电压；和控制所述非隔离式SIDO双向升降压DC
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DC转换器的降压占空比，使得在非隔离式SIDO双向升降压DC
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DC转换器的第一部分上测量的第一电压保持为小于所述第一负载的第一电压，并且在非隔离式SIDO双向升降压DC
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DC转换器的第二部分上测量的第二电压保持为小于所述第二负载的第二电压。2.根据权利要求1所述的方法，其中控制所述非隔离式SIDO双向升降压DC
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DC转换器的降压占空比包括：至少部分地基于所述第一负载的第一电压和所述第二负载的第二电压来确定主占空比值，其中占空比值实现非隔离式SIDO双向升降压DC
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DC转换器的最大效率和最小功率转换；和将非隔离式SIDO双向升降压DC
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DC转换器的所述降压占空比设置为确定的主占空比值。3.根据权利要求2所述的方法，其中至少部分地基于所述第一负载的第一电压和所述第二负载的第二电压来确定所述主占空比值包括至少部分地基于所述第一负载的第一电压、所述第二负载的第二电压、在非隔离式SIDO双向升降压DC
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DC转换器的所述第一部分上测量的第一电压以及在非隔离式SIDO双向升降压DC
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DC转换器的所述第二部分上测量的第二电压来确定所述主占空比值。4.根据权利要求2所述的方法，其中至少部分地基于所述第一负载的第一电压和所述第二负载的第二电压来确定所述主占空比值包括至少部分地基于所述第一负载的第一电压、所述第二负载的第二电压、在非隔离式SIDO双向升降压DC
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DC转换器的所述第二部分上测量的第二电压以及在非隔离式SIDO双向升降压DC
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DC转换器的第三部分上测得的第三电压来确定所述主占空比值。5.根据权利要求1所述的方法，其中控制所述非隔离式SIDO双向升降压DC
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DC转换器的降压占空比包括：至少部分地基于所述第一负载的第一电压以及所述第一负载的第一电压与所述第二负载的第二电压之间的差来确定与所述第一负载相关联的第一升压控制占空比；至少部分地基于所述第二负载的第二电压以及所述第一负载的第一电压与所述第二负载的第二电压之间的差确定与所述第二负载相关联的第二升压控制占空比；和根据确定的第一升压控制占空比和确定的第二升压控制占空比来控制所述非隔离式SIDO双向升降压DC
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DC转换器的分离升压部分。6.根据权利要求1所述的方法，其中控制所述非隔离式SIDO双向升降压DC
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DC转换器的降压占空比包括：确定作为所述第一负载的第一电压与所述第二负载的第二电压相加的结果的正控制值；确定作为从所述第一负载的第一电压减去所述第二负载的第二电压的结果的负控制值；
至少部分地基于从所述正控制值中减去所述负控制值来确定与所述第一负载相关联的第一升压控制占空比；至少部分地基于将所述正控制值和负控制值相加来确定与所述第二负载相关联的第二升压控制占空比；和根据确定的第一升压控制占空比和确定的第二升压控制占空比来控制所述非隔离式SIDO双向升降压DC
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DC转换器的分离升压部分。7.根据权利要求1
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6中任一项所述的方法，其中，所述DC源是固体氧化物燃料电池(SOFC)系统。8.一种非隔离式单输入双输出(SIDO)双向升降压直流(DC)到直流(DC
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DC)转换器，包括：第一输入端，配置为连接DC源的正极端；第二输入端，配置为连接DC源的负极端；第一可控开关，具有第一侧和第二侧，第一可控开关的第一侧连接到第一输入端；第二可控开关，具有相应的第一侧和第二侧，第二可控开关的第一侧连接到第一可控开关的第二侧，并且第二可控开关的第二侧连接到第二输入端；第一电感器，具有相应的第一侧和第二侧，第一电感器的第一侧连接到第一可控开关的第二侧和第二可控开关的第一侧；第三可控开关，具有相应的第一侧和第二侧，第三可控开关的第一侧连接到第一电感器的第二侧；第四可控开关，具有各自的第一侧和第二侧，第四可控开关的第一侧连接到第三可控开关的第二侧；第二电感器，具有各自的第一侧和第二侧，第二电感器的第一侧连接到第四可控开关的第二侧，第二电感器的第二侧连接到第二可控开关的第二侧以及第二输入端；第五可控开关，具有相应的第一侧和第二侧，第五可控开关的第二侧连接到第一电感器的第二侧和第三可控开关的第一侧；第六可控开关，具有相应的第一侧和第二侧，第六可控开关的第一侧连接到第四可控开关的第二侧和第二电感器的第一侧；第一电压输出电路部分，具有相应的第一侧和第二侧，第一电压输出电路部分的第一侧连接到第五可控开关的第二侧，其中第一电压输出电路部分配置为输出第一DC电压至第一负载；第二电压输出电路部分，具有相应的第一侧和第二侧，其中：第一电压输出电路部分的第二侧、第二电压输出电路部分的第一侧、第三可控开关的第二侧和第四可控开关的第一侧连接在一起，第二电压输出电路部分的第二侧连接到第六可控开关的第二侧，并且...

【专利技术属性】
技术研发人员：R，
申请(专利权)人：博隆能源股份有限公司，
类型：发明
国别省市：