本发明专利技术涉及一种DC/DC变换器，用于光伏和风能混合发电用的三端口DC/DC变换器，两个输入端口分别为光伏系统产生的低压直流电源VS1输入端和风能系统产生的高压直流电源VS2输入端，该变换器由Buck变换器嵌入罗氏变换器复举电路所合成，VS1作为复举电路的输入电压，VS2作为Buck变换器的输入电源。利用PWM脉冲，控制变换器中三个开关管的工作状态，光伏系统产生的电能和风能系统产生的电能既可以单独给负载供能，也可以同时给负载供能，相互之间不受影响。本发明专利技术提高了电站运行的稳定性和可靠性，减少系统变换器的用量，节省投资。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种DC/DC变换器，具体是一种用于光伏和风能混合发电用的三端口DC/DC变换器。
技术介绍
太阳能和风能是一种清洁、分布广泛的可再生能源，也是具有大规模开发和商业化发展前景的新能源。利用各式各样的发电系统可将他们转换成具有不同特性的电能。我国大部分地区白天阳光强风小，晚上阳光弱风大；夏季阳光强风小，冬、春季阳光弱风大。可见光伏发电和风力发电具有天然的互补特性，风光互补发电系统比单独的风力系统或光伏系统有稳定的电能输出。风光互补发电系统各个电源模块经过各自的两端口变换器连接到直流母线或负载上，这增加了系统元器件的数量和成本，需要同时考虑不同两端口变换器的工作情况才能使他们协同工作输出稳定的电压，致使系统控制起来较复杂，输出电压的功率密度不高。两个端口既能单独工作，又能同时工作的三端口变换器既减少了元器件的数量，同时也简化了系统的总体控制方案。
技术实现思路
本专利技术的目的是设计一种风能和太阳能混合发电用DC/DC变换器的拓扑电路结构，用较少的元器件实现双端口输入、单端口输出的三端口 DC/DC变换器。按照本专利技术提供的技术方案，所述光伏和风能混合发电用三端口 DC/DC变换器包括第一输入端口、第二输入端口和一个输出端口，所述第一输入端口正端连接第二开关管漏极端，第二开关管源极端连接第三电容的一端、第一二极管阳极、第一电感的一端，第一二极管阴极连接第一电容的一端、第二电感的一端、第二二极管阳极，第二二极管阴极连接第三二极管阳极和第二电容的一端，第二电容另一端连接第二电感另一端和第一开关管漏极端；第三电容的另一端与第三二极管阴极相连，并连接第四二极管阳极和第二输入端口负端，第四二极管阴极连接第三开关管源极端和第零电感的一端，第三开关管漏极端连接第二输入端口正端；第零电感另一端连接输出端口正端，并连接第零电容一端，第零电容另一端和第一开关管源极端、第一电容另一端、第一电感另一端、第一输入端口负端相连，并连接输出端口负端；所述第二开关管、第三电容、第一二极管、第一电感、第一电容、第二电感、第二二极管、第三二极管、第二电容、第一开关管、第零电感和第零电容组成罗氏变换器复举电路；所述第四二极管和第三开关管组成Buck变换器；第一输入端口为罗氏变换器复举电路的输入端，第二输入端口为Buck变换器的输入端，输出端口连接负载；利用PWM脉冲控制所述第二开关管、第一开关管和第三开关管的工作，从而使第一输入端口、第二输入端口单独或者同时给负载供能。所述第一输入端口接入光伏发电系统产生的低压直流电源，第二输入端口接入风能发电系统产生的高压直流电源；第二开关管和第一开关管的工作状态保持一致。当所述第二开关管和第一开关管工作，第三开关管不工作，第一输入端口电源单独向负载供能，第二输入端口不给负载供能。当所述第二开关管和第一开关管不工作，第三开关管工作，第一输入端口不给负载供能，第二输入端口电源单独给负载供能。当所述第二开关管、第一开关管和第三开关管都工作，第一输入端口电源和第二输入端口电源同时给负载供能。当所述第二开关管、第一开关管和第三开关管都不工作，第一输入端口和第二输入端口都不向负载供能。本专利技术的优点是将光伏和风能这个两个能源发出的电在一个DC/DC变换器进行转换。控制3个开关管的工作状态，光伏系统产生的电能和风能系统产生的电能既可以单独给负载供能，也可以同时给负载供能，相互之间不受影响。本专利技术提高了电站运行的稳定性和可靠性，减少系统变换器的用量，节省投资，发电经济好。附图说明图1是本专利技术所述的变换器外部结构示意图。图2是本专利技术所述的变换器的电路拓扑结构图。图3是输入电源Vsi单独给负载提供电能的等效电路图。图4 (a)是输入电源Vs2单独工作的等效电路图。图4 (b)是图4 (a)等效的Buck变换器电路图。图5是输入电压Vsi和Vs2同时工作时4种工作状态的等效电路，其中，图5 (a)是第一种状态等效电路，图5 (b)是第二种状态等效电路，图5 (C)是第三种状态等效电路，图5 (d)是第四种状态等效电路。具体实施例方式下面结合附图具体实施例对本专利技术作进一步说明。为了将光伏发电系统输出的低压电源和风力发电系统输出的高压电源在一个系统中同时利用起来给负载提供电能，本专利技术提出了一种高/低压双端口输入、单端口输出的三端口 DC/DC变换器。所述DC/DC变换器包括一个高压输入端、一个低压输入端和一个电压输出端口，如图1所示。本专利技术由Buck变换器嵌入罗氏变换器复举电路所合成，电路拓扑结构如图2所示，嵌入点为罗氏变换器复举电路的电容C、二极管D和电感LO之间，Buck变换器中的二极管D’的阴极连接电感LO，阳极连接电容C和二极管D的负极。复举电路的输入电源Vsi为低压源，Buck变换器的输入电压Vs2为高压源。如图2所示，电路中的三个开关管(S，SI和S’ )全部采用MOSFET元件，电路具体连接关系为第一输入端口 Vsi正端连接第二开关管S漏极端，第二开关管S源极端连接第三电容C的一端、第一二极管Dl阳极、第一电感LI的一端，第一二极管Dl阴极连接第一电容Cl的一端、第二电感L2的一端、第二二极管D2阳极，第二二极管D2阴极连接第三二极管D阳极和第二电容C2的一端,第二电容C2另一端连接第二电感L2另一端和第一开关管SI漏极端；第三电容C的另一端与第三二极管D阴极相连，并连接第四二极管D’阳极和第二输入端口 Vs2负端，第四二极管D’阴极连接第三开关管S’源极端和第零电感LO的一端，第三开关管S’漏极端连接第二输入端口 Vs2正端；第零电感LO另一端连接输出端口正端，并连接第零电容CO—端，第零电容CO另一端和第一开关管SI源极端、第一电容Cl另一端、第一电感LI另一端、第一输入端口 Vsi负端相连,并连接输出端口负端；所述第二开关管S、第三电容C、第一二极管Dl、第一电感L1、第一电容Cl、第二电感L2、第二二极管D2、第三二极管D、第二电容C2、第一开关管S1、第零电感LO和第零电容CO组成罗氏变换器复举电路；所述第四二极管D’和第三开关管S’组成Buck变换器；第一输入端口 Vsi为罗氏变换器复举电路的输入端，第二输入端口 Vs2为Buck变换器的输入端,输出端口连接负载。所述第一输入端口 Vsi接入光伏发电系统产生的低压直流电源，第二输入端口 Vs2接入风能发电系统产生的高压直流电源。开关管S和SI的状态保持一致，控制Vsi的电源，当这两个开关管工作时，Vsi向负载供能，这两个开关管不工作时，电源Vsi不向负载供能。开关管S’控制Vs2的电源，即当S’工作时，Vs2向负载供能，S’不工作时，电源Vs2不向负载供能。这样，控制3个开关管的工作情况就能控制输入端Vsi和Vs2向负载供能,Vsi和Vs2既可以单独工作，又可以同时工作，相互之间不受影响。利用PWM脉冲，控制3个开关管的工作情况可使Vsi和Vs2的输入电源单独或者同时给负载供能。当开关管S和SI工作，S’不工作时，只有Vsi给负载提供电能，等效电路图如图3所示。由图3可知，等效电路比罗氏变换器的复举电路多了二极管D’。该电路正常工作时，无论开关管S导通与否，二极管D’都是正向导通的，因此图3与复举电路等效。当开关管S和SI不工作，S’工作时，本文档来自技高网...
【技术保护点】
光伏和风能混合发电用三端口DC/DC变换器，其特征是：包括第一输入端口（VS1）、第二输入端口（VS2）和一个输出端口，所述第一输入端口（VS1）正端连接第二开关管（S）漏极端，第二开关管（S）源极端连接第三电容（C）的一端、第一二极管（D1）阳极、第一电感（L1）的一端，第一二极管（D1）阴极连接第一电容（C1）的一端、第二电感（L2）的一端、第二二极管（D2）阳极，第二二极管（D2）阴极连接第三二极管（D）阳极和第二电容（C2）的一端，第二电容（C2）另一端连接第二电感（L2）另一端和第一开关管（S1）漏极端；第三电容（C）的另一端与第三二极管（D）阴极相连，并连接第四二极管（D’）阳极和第二输入端口（VS2）负端，第四二极管（D’）阴极连接第三开关管（S’）源极端和第零电感（L0）的一端，第三开关管（S’）漏极端连接第二输入端口（VS2）正端；第零电感（L0）另一端连接输出端口正端，并连接第零电容（C0）一端，第零电容（C0）另一端和第一开关管（S1）源极端、第一电容（C1）另一端、第一电感（L1）另一端、第一输入端口（VS1）负端相连，并连接输出端口负端；所述第二开关管（S）、第三电容（C）、第一二极管（D1）、第一电感（L1）、第一电容（C1）、第二电感（L2）、第二二极管（D2）、第三二极管（D）、第二电容（C2）、第一开关管（S1）、第零电感（L0）和第零电容（C0）组成罗氏变换器复举电路；所述第四二极管（D’）和第三开关管（S’）组成Buck变换器；第一输入端口（VS1）为罗氏变换器复举电路的输入端，第二输入端口（VS2）为Buck变换器的输入端，输出端口连接负载；利用PWM脉冲控制所述第二开关管（S）、第一开关管（S1）和第三开关管（S’）的工作，从而使第一输入端口（VS1）、第二输入端口（VS2）单独或者同时给负载供能。...
【技术特征摘要】
1.光伏和风能混合发电用三端口DC/DC变换器，其特征是:包括第一输入端口(VS1)、第二输入端口(Vs2)和一个输出端口，所述第一输入端口(Vsi)正端连接第二开关管(S)漏极端，第二开关管(S)源极端连接第三电容(C)的一端、第一二极管(Dl)阳极、第一电感(LI)的一端，第一二极管(Dl)阴极连接第一电容(Cl)的一端、第二电感(L2)的一端、第二二极管(D2)阳极，第二二极管(D2)阴极连接第三二极管(D)阳极和第二电容(C2)的一端，第二电容(C2)另一端连接第二电感(L2)另一端和第一开关管(SI)漏极端；第三电容(C)的另一端与第三二极管(D)阴极相连，并连接第四二极管(D’)阳极和第二输入端口(Vs2)负端，第四二极管(D’)阴极连接第三开关管(S’)源极端和第零电感(LO)的一端，第三开关管(S’)漏极端连接第二输入端口(Vs2)正端；第零电感(LO)另一端连接输出端口正端，并连接第零电容(CO) —端,第零电容(CO)另一端和第一开关管(SI)源极端、第一电容(Cl)另一端、第一电感(LI)另一端、第一输入端口(Vsi)负端相连,并连接输出端口负端；所述第二开关管(S)、第三电容(C)、第一二极管(D1)、第一电感(LI)、第一电容(Cl)、第二电感(L2)、第二二极管(D2)、第三二极管(D)、第二电容(C2)、第一开关管(SI)、第零电感(LO)和第零电容(CO)组成罗氏变换器复举电路；所述第四二极管(D’)和第三开关管(S’)组成Buck变换器；第一输入端口(Vsi)为罗氏变换器复举电路的输入端...
【专利技术属性】
技术研发人员：潘庭龙，杨才俊，沈艳霞，吴定会，赵芝璞，纪志成，
申请(专利权)人：江南大学，
类型：发明
国别省市：
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