[發明專利]一種變結構多輸入高增益直流變換器

有效

• 申請號: 201410068072.X
• 申請日: 2014-02-26
• 公開（公告）號: CN103825453A
• 公開（公告）日: 2014-05-28
• 發明（設計）人: 侯世英;陳劍飛;王儷蓉;陳復;王玉峰;陳柯雨;劉孜宇;畢曉輝;龔嫄;孫韜
• 申請（專利權）人: 重慶大學;國網重慶市電力公司市區供電分公司
• 主分類號: H02M3/07
• 分類號: H02M3/07
• 代理公司: 重慶大學專利中心 50201
• 代理人: 王翔

技術領域

本發明涉及可再生能源聯合并網發電領域。

背景技術

由于世界能源形勢的日益緊張，以及環境污染嚴重、全球變暖等原因，可再生能源的開發和利用越來越受到人們的重視。隨著以可再生能源為代表的微型能源發電技術、分布式發電技術以及儲能技術的飛速發展，混合能源系統正在逐漸成為研究的熱點。目前，應用較多的可再生能源發電主要有光伏發電、風力發電、水力發電、地熱發電等，但均存在電力供應不穩定、不連續、隨氣候條件變化等缺點，因此需要采用多種可再生能源聯合供電的分布式并網發電系統。

在傳統的可再生能源聯合發電系統中，每種能源形式均需要一個DC/DC變換器，將各能源變換成直流電壓輸出，并聯在公共的直流母線上，供給直流負載，然而存在變換器電路結構復雜、成本較高等缺點。為了簡化電路結構、降低系統成本，采用一個多輸入直流變換器（Multi-input?DC/DC?converter,MIC）代替多個單輸入直流變換器已成為一種必然的發展趨勢。MIC允許多種能源輸入，輸入源的性質、幅值和特性可以相同，也可以差別很大，多輸入源可以分別或同時向負載供電，因此提高了系統的穩定性和靈活性，實現能源的優先利用，并且降低了系統成本。

值得注意的是，在多種可再生能源聯合供電的分布式發電系統中，直流輸入源的電壓等級各不相同。其中，經過合理的設計，風能經過變換后的直流電壓較高，一般可控制在150V以上；而受限于各個光伏電池板之間的相互影響，光伏電池板不能串聯過多，否則整個模塊的性能會大大降低，這間接導致了光伏電池板模組的端電壓相對過低，一般在33V～43V。為滿足220V單相或380V三相并網電壓的要求，可再生能源聯合并網發電系統中的直流母線電壓一般在380V或760V以上，這就使得MIC電路必須兼具較大的升壓能力（即高增益），才能夠實現對多種不同電壓等級的輸入源進行調節控制，達到滿足并網發電的要求。因此，研究一種多輸入高增益直流變換器，是構建可再生能源聯合并網發電系統的基礎。

發明內容

本發明的目的是提供一種既能實現多種可再生能源的聯合發電，又能實現電壓等級較低的太陽能單獨發電時的高增益，同時又不增加系統的成本和復雜度，為可再生能源聯合發電系統提供一種研究思路。

為實現本發明目的而采用的技術方案是這樣的，一種變結構多輸入高增益直流變換器，包括n個開關電容單元，n為大于1的自然數。

第j個開關電容單元包括二極管D_j1、二極管D_j2、電容C_j1和電容C_j2，其中，j＝1、2……n。二極管D_j1的陰極與電容C_j2的正極連接，電容C_j2的負極與二極管D_j2的陰極連接，二極管D_j1的陽極連接電容C_j1的正極，電容C_j1的負極與二極管D_j1的陽極連接。電容C_j1的正極與二極管D_j2陰極之間連接有源開關管S_j。所述有源開關管S_j的兩端連接供電單元。

第1個開關電容單元中的二極管D₁₁的陰極與二極管D₀的陽極連接。所述二極管D₀的陰極串聯電容C₀后，與第n個開關電容單元中的二極管D_n2的陽極連接。

第k個開關電容單元中的二極管D_k2的陽極連接低頻開關Q_tongk的一端，所述低頻開關Q_tongk的另一端連接第k＋1個開關電容單元中的二極管D_(k+1)1的陰極。第k個開關電容單元中的二極管D_k2的陽極連接低頻開關Q_{fen（2k－1）}的一端，所述低頻開關Q_{fen（2k－1）}的另一端連接第k＋1個開關電容單元中的二極管D_(k+1)1的陽極。第k個開關電容單元中的二極管D_k2的陰極連接低頻開關Q_fen（2k）的一端，所述低頻開關Q_fen（2k）的另一端連接第k＋1個開關電容單元中的二極管D_(k+1)1的陰極。其中，k＝1、2……（n－1）。