[發明專利]面向新能源系統的準Z源多端口DC/DC變換器

在審

• 申請號: 201710296989.9
• 申請日: 2017-04-28
• 公開（公告）號: CN106936315A
• 公開（公告）日: 2017-07-07
• 發明（設計）人: 劉俊峰;凱奇;許敏
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: H02M3/158
• 分類號: H02M3/158;H02J3/32;H02J3/38
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司44245
• 代理人: 羅觀祥

技術領域

本發明涉及光伏電力系統，特別設計一種面向新能源系統的準Z源多端口DC/DC變換器。

背景技術

化石能源的開采和使用帶來一系列環境問題，如溫室效應等，并且化石能源的不可再生性導致了能源危機問題日益嚴重，因此開發和利用綠色可持續的能源是大勢所趨。太陽能對地球而言，是一種取之不盡，用之不竭的能源，而光伏電力系統則可實現由太陽能到電能的轉變，是太陽能成為一種綠色可持續的能源。在光伏電力系統中，光伏板的輸出電壓一般比較小，并且隨著時間，天氣和環境的變化而有較大的波動。因此在光伏電壓并入電網之前，需要經過一個升壓過程，將光伏板的輸出電壓提升到一個合適的數值。

與傳統的電壓變換器不同，Z源變換器的橋臂允許直通狀態，并具有較高的升壓系數。Z源逆變器不但具有升降壓功能，還保留buck-boost電路的反相特性。因此Z源逆變器是近幾年的研究熱點。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的缺點與不足，提出一種面向新能源系統的準Z源多端口DC/DC變換器，該準Z源多端口DC/DC變換器利用Z源變換器的升降壓特性與多端口技術結合，設計一種雙輸入端口準Z源DC/DC變換器。光伏板的輸出電壓經過Z源逆變器的升壓調節后可以穩定在一個合適的數值，再經由逆變器并入電網。本使用新型設計的一個雙輸入端口的準Z源變換器其中一個輸入端口以光伏板作為電源輸入，而另一輸入端口為電池或超級電容等儲能元件。電池或超級電容在該結構中的作用類似削峰填谷，提高光伏電力系統的穩定性。當負載需求低或光伏板輸出能量較高，即“供大于求”時，該結構工作于充電狀態，光伏板在給負載供電的同時也對電池或超級電容充電；當負載需求較高或光伏板提供的能量不足，即“供不應求”時，該結構工作與放電狀態，電池等儲能元件也參與放電，為負載提供電能，彌補光伏板供能不足的情況。電池等儲能元件的加入提高的光伏電力系統的穩定性。

本發明的目的通過以下技術方案實現：準Z源多端口DC/DC變換器，包括依次連接的輸入單元A，準Z源單元B和負載單元C；所述輸入單元A包括第一電源V₁，第二電源V₂，第一二極管D₁，第一開關管S₁，第二開關管S₂和第三二極管D₃；所述第一電源V₁為可再生的直流電源，如光伏板，風電等；第二電源V₂為電池或超級電容等儲能元件；所述第一電源V₁的正極與第一二極管D₁的陽極相連；所述第一二極管D₁的陰極，第一開關管S₁的源極和第一電感L₁的一極相連；所述第一開關管S₁的漏極，第二開關管S₂的源極和第二電源V₂的正極相連；所述第二開關管S₂的漏極和第三二極管D₃的陰極相連；所述第二電源V₂的負極和第一電源V₁的負極相連；所述準Z源單元B包括第一電感L₁，第二二極管D₂，第一電容C₁，第二電感L₂，第二電容C₂和第三開關管S₃；所述第一電感L₁的一極，第二電容C₂的負極和第二二極管D₂的陽極相連；所述第二二極管D₂的陰極，第一電容C₁的正極和第二電感L₂的一極相連；所述第二電容C₂的正極，第二電感L₂的另一極，第三二極管D₃的陰極，第四二極管D₄的陽極和第三開關管S₃的漏極相連；所述負載單元C包括第四二極管D₄，第三電容C₃和電阻R；所述第四二極管D₄的陰極，第三電容C₃的正極和電阻R的一極相連；所述第三電容C₃的負極，電阻R的另一極與第一電源V₁的負極，第二電源V₂的負極，第一電容C₁的負極，第三開關管S₃的源極相連。