升压式、降压式和升降压式副边调整三端口直流变换器制造技术

本发明专利技术提供一种副边调整式三端口直流变换器，属电力电子变换器技术领域。本发明专利技术所述三端口直流变换器由输入直流源、蓄电池、负载、原边电路和副边电路构成，原边电路与输入直流源和蓄电池相连，包括升压式、降压式和升降压式三种形式，副边电路包含两种电路形式。其特点是通过一个变换器实现了输入直流源、蓄电池和负载的功率管理，完成了多个单输入单输出变换器的功能，相对于采用多个变换器的方式，具有以下优点：减少开关器件的数量和相关的控制电路，提高变换效率，简化控制电路，达到高可靠性；采用更加紧凑的布局和统一、有效的管理，提高系统的稳定性；降低系统的成本、减小体积、提高功率密度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及副边调整式三端口直流变换器，属电力电子变换器
，特别涉 及新能源发电
中的功率变换器

技术介绍
随着能源危机和环境污染问题日益严重，太阳能、风能、燃料电池等新能源发电技 术成为世界各国关注和研究的热点。新能源发电系统按照是否与公共电网相连，分为并网 运行和独立运行两种方式。独立运行的新能源发电系统是新能源发电应用的非常重要的一 种方式，可以解决偏远山区、孤岛等无电网地区的供电问题，除此之外，独立新能源发电系 统的结构与电动汽车、混合动力汽车的供电系统结构相似，因此对独立新能源发电系统的 研究可以进一步推广应用于电动汽车等新
新能源发电设备固有的缺陷带来了一些新的难题和挑战，如燃料电池的响应速 度比较缓慢，输出功率不能及时跟踪负载的变化；风能、太阳能发电由于受到风速、风向、日 照强度、环境温度等自然条件变化的影响而不能持续、稳定的输出电能，导致系统稳定性问 题的增加。因此，独立运行的新能源发电系统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，并且使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。包含储能环节的新能源独立发电系统的典型结构如附图1所示。附图1所示的新 能源独立发电系统由单向DC/DC变换器和双向DC/DC变换器构成，单向变换器实现主电源 到负载的功率管理，双向变换器与蓄电池相连实现系统的能量管理，当主电源能量充足时， 主电源对蓄电池充电，当主电源能量不足时，蓄电池通过双向变换器放电对负载供电。附 图1由两个独立变换器构成的系统，其变换器分散控制，体积重量较大；附图1(a)所示系统 中，蓄电池为负载供电时需经过两级变换，附图1(b)所示系统中，主电源为蓄电池充电时 需经过两级变换，变换级数多，系统效率低。
技术实现思路
专利技术目的本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种仅通过一个变换器 即可同时实现输入直流源、蓄电池和负载功率管理与控制的副边调整式三端口直流变换ο技术方案本专利技术为实现上述专利技术目的，采用如下三种技术方案一种降压式副边调整三端口直流变换器，包括输入直流源Vin、蓄电池Vb、原边电 路、副边电路和负载R。，原边电路包括第一电容C1、第一开关管S1、第二开关管S2及变压器 原边绕组NP，副边电路包括变压器第一副边绕组(Nsi)、变压器第二副边绕组Ns2、第三开关管S3、第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、滤波电感L。和滤波电容C。；原边电路分 别与输入直流源Vin及蓄电池Vb相连接，副边电路与负载R。相连接，其中输入直流源Vin的 正极分别与第一电容C1的一端及第一开关管S1的漏极相连，输入直流源Vin的负极分别与 第一电容C1的另一端、第二开关管S2的源极及蓄电池Vb的负极相连，第一开关管S1的源极 分别与第二开关管S2的漏极及变压器原边绕组Np的同名端相连，变压器原边绕组Np的非 同名端与蓄电池\的正极相连；变压器第一副边绕组Nsi的同名端与第一二极管D1的阳极连接，变压器第一副边绕组Nsi的非同名端分别与变压器第二副边绕组Ns2的同名端、第三二极管D3的阳极、滤波 电容C。的一端及负载R。的一端连接，变压器第二副边绕组Ns2的非同名端与第二二极管D2 的阳极连接，第二二极管D2的阴极与第三开关管S3的漏极连接，第三开关管S3的源极分别 与第一二极管D1的阴极、第三二极管D3的阴极、及滤波电感L。的一端连接，滤波电感L。的 另一端分别与滤波电容C。的另一端、负载R。的另一端连接。进一步的，本专利技术的降压式副边调整三端口直流变换器，副边电路的电路连接关 系为变压器第一副边绕组Nsi的同名端与第一二极管0工的阳极连接，变压器第一副边绕组 Nsi的非同名端分别与变压器第二副边绕组Ns2的同名端、第三二极管D3的阳极、滤波电容C。 的一端及负载R。的一端连接，变压器第二副边绕组Ns2的非同名端与第二二极管D2的阳极 连接，第二二极管D2的阴极分别与第一二极管D1的阴极及第三开关管S3的漏极连接，第三 开关管S3的源极与第三二极管D3的阴极、滤波电感L。的一端连接，滤波电感L。的另一端分 别与滤波电容C。的另一端、负载R。的另一端连接，原边电路中的变压器原边绕组Np与副边 电路中的变压器副边绕组通过一个变压器磁芯耦合在一起。一种升压式副边调整三端口直流变换器，包括输入直流源Vin、蓄电池Vb、原边电 路、副边电路和负载R。，原边电路包括第一电容C1、第一开关管S1、第二开关管S2及变压器 原边绕组NP，副边电路包括变压器第一副边绕组Nsi、变压器第二副边绕组Ns2、第三开关管 S3、第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、滤波电感L。和滤波电容C。；原边电路分别 与输入直流源Vin及蓄电池Vb相连接，副边电路与负载R。相连接，输入直流源Vin的正极分 别与第一电容C1的一端及原边绕组Np的同名端相连，输入直流源Vin的负极分别与第一电 容。的另一端、第一开关管S1的源极及蓄电池Vb的负极相连，原边绕组Np的非同名端分别 与第一开关管S1的漏极及第二开关管S2的源极相连，第二开关管S2的漏极与蓄电池Vb的 正极相连；变压器第一副边绕组Nsi的同名端与第一二极管D1的阳极连接，变压器第一副边 绕组Nsi的非同名端分别与变压器第二副边绕组Ns2的同名端、第三二极管D3的阳极、滤波 电容C。的一端及负载R。的一端连接，变压器第二副边绕组Ns2的非同名端与第二二极管D2 的阳极连接，第二二极管D2的阴极分别与第一二极管D1的阴极及第三开关管S3的漏极连 接，第三开关管S3的源极分别与第三二极管D3的阴极及滤波电感L。的一端连接，滤波电感 L0的另一端分别与滤波电容C。的另一端和负载R。的另一端连接。进一步的，本专利技术的升压式副边调整三端口直流变换器，副边电路的电路连接关 系为变压器第一副边绕组Nsi的同名端与第一二极管0工的阳极连接，变压器第一副边绕组 Nsi的非同名端分别与变压器第二副边绕组Ns2的同名端、第三二极管D3的阳极、滤波电容 C0的一端及负载R。的一端连接，变压器第二副边绕组Ns2的非同名端与第二二极管D2的阳极连接，第二二极管D2的阴极与第三开关管S3的漏极连接，第三开关管S3的源极分别与第 一二极管D1的阴极、第三二极管D3的阴极、滤波电感L。的一端连接，滤波电感L。的另一端 分别与滤波电容C。的另一端、负载R。的另一端连接；原边电路中的变压器原边绕组Np与副 边电路中的变压器副边绕组Nsi与Ns2通过一个变压器磁芯耦合在一起。一种升降压式副边调整三端口直流变换器，包括输入直流源Vin、蓄电池Vb、原边电 路、副边电路和负载R。，原边电路包括第一电容C1、第一开关管S1、第二开关管S2及变压器 原边绕组NP，副边电路包括变压器第一副边绕组Nsi、变压器第二副边绕组Ns2、第三开关管 S3、第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、滤波电感L。和滤波电容C。；原边电路分别 与输入直流源Vin及蓄电池Vb相连接，副边电路与负载R。相连接，原边电路与输入直流源Vin 及蓄电池\的连本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种降压式副边调整三端口直流变换器，包括输入直流源（Ｖ↓［ｉｎ］）、蓄电池（Ｖ↓［ｂ］）、原边电路（１０）、副边电路（２０）和负载（Ｒ↓［ｏ］），原边电路（１０）包括第一电容（Ｃ↓［１］）、第一开关管（Ｓ↓［１］）、第二开关管（Ｓ↓［２］）及变压器原边绕组（Ｎ↓［Ｐ］），副边电路（２０）包括变压器第一副边绕组（Ｎ↓［Ｓ１］）、变压器第二副边绕组（Ｎ↓［Ｓ２］）、第三开关管（Ｓ↓［３］）、第一二极管（Ｄ↓［１］）、第二二极管（Ｄ↓［２］）、第三二极管（Ｄ↓［３］）、滤波电感（Ｌ↓［ｏ］）和滤波电容（Ｃ↓［ｏ］）；原边电路（１０）分别与输入直流源（Ｖ↓［ｉｎ］）及蓄电池（Ｖ↓［ｂ］）相连接，副边电路（２０）与负载（Ｒ↓［ｏ］）相连接，其特征在于：输入直流源（Ｖ↓［ｉｎ］）的正极分别与第一电容（Ｃ↓［１］）的一端及第一开关管（Ｓ↓［１］）的漏极相连，输入直流源（Ｖ↓［ｉｎ］）的负极分别与第一电容（Ｃ↓［１］）的另一端、第二开关管（Ｓ↓［２］）的源极及蓄电池（Ｖ↓［ｂ］）的负极相连，第一开关管（Ｓ↓［１］）的源极分别与第二开关管（Ｓ↓［２］）的漏极及变压器原边绕组（Ｎ↓［Ｐ］）的同名端相连，变压器原边绕组（Ｎ↓［Ｐ］）的非同名端与蓄电池（Ｖ↓［ｂ］）的正极相连；变压器第一副边绕组（Ｎ↓［Ｓ１］）的同名端与第一二极管（Ｄ↓［１］）的阳极连接，变压器第一副边绕组（Ｎ↓［Ｓ１］）的非同名端分别与变压器第二副边绕组（Ｎ↓［Ｓ２］）的同名端、第三二极管（Ｄ↓［３］）的阳极、滤波电容（Ｃ↓［ｏ］）的一端及负载（Ｒ↓［ｏ］）的一端连接，变压器第二副边绕组（Ｎ↓［Ｓ２］）的非同名端与第二二极管（Ｄ↓［２］）的阳极连接，第二二极管（Ｄ↓［２］）的阴极与第三开关管（Ｓ↓［３］）的漏极连接，第三开关管（Ｓ↓［３］）的源极分别与第一二极管（Ｄ↓［１］）的阴极、第三二极管（Ｄ↓［３］）的阴极、及滤波电感（Ｌ↓［ｏ］）的一端连接，滤波电感（Ｌ↓［ｏ］）的另一端分别与滤波电容（Ｃ↓［ｏ］）的另一端、负载（Ｒ↓［ｏ］）的另一端连接。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：吴红飞，邢岩，胡海兵，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：84[中国|南京]