[發(fā)明專利]一種雙輸入BUCK直流變換器及其控制系統(tǒng)

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410135379.7
• 申請日: 2014-04-04
• 公開（公告）號: CN103904891A
• 公開（公告）日: 2014-07-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孫孝峰;周悅;劉飛龍;李昕
• 申請（專利權(quán)）人: 燕山大學(xué)
• 主分類號: H02M3/155
• 分類號: H02M3/155;H02M1/14;H02J7/35
• 代理公司: 石家莊一誠知識產(chǎn)權(quán)事務(wù)所 13116
• 代理人: 李合印

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電力電子變換器領(lǐng)域，尤其涉及一種雙輸入BUCK結(jié)構(gòu)的直流變換器及其控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)

隨著環(huán)境保護(hù)問題的日益突出，人們越來越重視可再生能源的開發(fā)利用。可再生能源具有廉價、可靠、清潔無污染、能源豐富等特點，因此可再生能源發(fā)電展現(xiàn)了良好的市場前景。目前，應(yīng)用較多的可再生能源發(fā)電形式有光伏發(fā)電，燃料電池供電、風(fēng)力發(fā)電、水利發(fā)電、地?zé)岚l(fā)電等等，但這些發(fā)電形式均存在電力供應(yīng)不穩(wěn)定、不連續(xù)、隨氣候條件變化等特點，因此需要采用多種能源聯(lián)合供電的分布式供電系統(tǒng)。

在傳統(tǒng)的新能源聯(lián)合供電系統(tǒng)中，每種能源形式通常需要一個DC/DC變換器，將各種能源變成直流輸出，并聯(lián)在公共的直流母線上，供給直流負(fù)載，但其結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，且成本較高。為了簡化電路結(jié)構(gòu)，降低系統(tǒng)成本，可以用一個多輸入直流變換器（Multiple-Input?Converter，MIC）代替多個單輸入直流變換器。MIC允許多種能源輸入，而且輸入源的性質(zhì)、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(fù)載供電，因此提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和靈活性，實現(xiàn)能源的優(yōu)化利用，并且降低系統(tǒng)成本。但是，采用上述系統(tǒng)后，普遍存在著控制方法復(fù)雜、無法拓?fù)鋽U(kuò)展的問題，另外，也不易實現(xiàn)能量的自動分配功能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的在于提供一種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)簡單、控制方法簡便、能實現(xiàn)能量自動分配利用的雙輸入BUCK直流變換器及其控制系統(tǒng)。

為實現(xiàn)上述目的，采用了以下技術(shù)方案：

本發(fā)明提供了一種雙輸入BUCK直流變換器，所述直流變換器由第一BUCK脈沖電壓源單元、第二BUCK脈沖電壓源單元、附加電路和輸出濾波電路組成；

所述第一BUCK脈沖電壓源單元由第一輸入直流電壓源A、第一功率開關(guān)管S₁和第一續(xù)流二極管D₁組成；其中第一輸入直流電壓源A的正極與第一續(xù)流二極管D₁的陰極連接，第一續(xù)流二極管D₁的陽極與第一功率開關(guān)管S₁的漏極連接，第一功率開關(guān)管S₁的源極與第一輸入直流電壓源A的負(fù)極連接；

所述第二BUCK脈沖電壓源單元由第二輸入直流電壓源B、第二功率開關(guān)管S₂和第二續(xù)流二極管D₂組成；其中第二輸入直流電壓源B的正極與第二功率開關(guān)管S₂的漏極連接，第二功率開關(guān)管S₂的源極與第二續(xù)流二極管D₂的陰極連接，第二功率開關(guān)管D₂的陽極與第二輸入直流電壓源B的負(fù)極連接；

第一BUCK脈沖電壓源單元中第一功率開關(guān)管S₁的漏極分別與第二BUCK脈沖電壓源單元中第二功率開關(guān)管S₂的源極、第二續(xù)流二極管D₂的陰極連接；

所述附加電路包括第三功率開關(guān)管S₃和第三續(xù)流二極管D₃；第三功率開關(guān)管S₃的漏極與第三續(xù)流二極管D₃的陽極連接，第三續(xù)流二極管D₃的陰極分別與第二BUCK脈沖電壓源單元中第二輸入直流電壓源B的正極和第二功率開關(guān)管S₂的漏極連接；

所述輸出濾波電路包括輸出濾波電感L和輸出濾波電容c；輸出濾波電感L的一端分別與第一BUCK脈沖電壓源單元中的第一直流輸入電壓源A的正極和第一續(xù)流二極管D₁的陰極連接，輸出濾波電感L另一端分別與附加電路中的第三功率開關(guān)管S₃的漏極、第三續(xù)流二極管D₃的陽極連接；輸出濾波電容c的一端分別與附加電路中第三功率開關(guān)管S₃的源極和負(fù)載R的一端連接，輸出濾波電容c另一端分別與第二BUCK脈沖電壓源單元中第二輸入直流電壓源B的負(fù)極、第二續(xù)流二極管D₂的陽極、負(fù)載R的另一端連接。

本發(fā)明還提供了一種雙輸入BUCK直流變換器控制系統(tǒng)，所述系統(tǒng)中：第一輸入直流電壓源A為光伏電池，第二輸入直流電壓源B為蓄電池，對兩個BUCK脈沖電壓源單元進(jìn)行功率分配和負(fù)載電壓穩(wěn)定控制；

第一輸入直流電壓源A通過最大功率跟蹤算法保持最大功率輸入；第二輸入直流電壓源B作為功率緩沖單元并通過PI調(diào)節(jié)器進(jìn)行能量自動分配；