[發明專利]一種高升壓比的非隔離型雙向DC/DC變換器

在審

• 申請號: 201710627720.4
• 申請日: 2017-07-28
• 公開（公告）號: CN109309450A
• 公開（公告）日: 2019-02-05
• 發明（設計）人: 吳學智;郅歡;程盛;童亦斌;張維戈;姜久春
• 申請（專利權）人: 北京德意新能電氣有限公司
• 主分類號: H02M3/156
• 分類號: H02M3/156;H02M1/14
• 代理公司: 北京久維律師事務所 11582
• 代理人: 邢江峰

本發明公開一種高升壓比的非隔離型雙向DC/DC變換器，能夠實現寬范圍高升壓比調節。變換器系統由多個標準模塊組成，標準模塊以BUCK?BOOST電路為基本拓撲。標準模塊通過各自的閉環控制回路來調節開關管占空比，從而實現各自的電壓抬升。系統將多個模塊的輸出端串聯以實現系統總的輸出電壓的抬升，總輸出電壓為電壓較低的輸入電壓與各標準模塊輸出電壓之和。整個系統通過采用輸入端并聯、輸出端串聯的方式將總的輸出電壓抬升分配到各個標準模塊，每一級模塊的升壓比較系統總的升壓比降低，從而使得每一級模塊都具有寬范圍的占空比調節，也即實現了變換器總體占空比寬范圍調節的目的。同時整個變換器系統通過采用輸出端并聯的方式使得變換器整體效率較高。

技術領域

本發明涉及DC/DC變換器技術領域，特別涉及一種具有高升壓比的非隔離型雙向DC/DC變換器，其在輸入輸出電壓相差較大時依然能夠高效穩定地運行。

背景技術

隨著環境和資源問題的日益緊張，新能源的開發和利用越來越受到人們的重視，而微網作為組織新能源發電和儲能的有效形式自提出后得到廣泛和深入研究。光伏和儲能系統一般接入到微網中進行控制和應用。微網中光伏和儲能系統的輸出電壓一般較低，而直流母線電壓較高，若將光伏和儲能系統接入到直流微網，則中間需要升壓比較高的DC/DC變換器。傳統的非隔離型DC/DC變換器升壓比較低，而隔離型DC/DC變換器效率較低，因而本發明提出采用如圖1所示的具有高升壓比且效率較高的非隔離型雙向DC/DC變換器進行光伏和儲能系統的并網。

直流微網母線電壓一般為100到400V，而光伏和燃料電池的輸出電壓一般在25與45V之間，若用傳統的非隔離型DC/DC變換器將光伏和燃料電池接入到母線電壓為380V的直流微網中，會導致開關管占空比接近于1，此時由于升壓比太高，低端電壓處的電流很大，系統的實際效率會很低。另外采用多級變換器串聯雖也可以達到很高的升壓比,但低壓側電流大，系統的總效率為各級變換器效率的乘積,因此總體效率會受到限制。若使用隔離型DC/DC變換器，則變壓器副邊繞組對原邊繞組的匝數比較高，這樣會使原副邊耦合較差，產生較大漏感。較大的漏感會導致開關管上產生較高的電壓尖峰，嚴重降低變換器效率。

因此，研究出一種具有高升壓比的雙向高效DC/DC變換器具有重要意義。本發明提出的具有高升壓比的非隔離型雙向DC/DC變換器可以有效解決上述變換器出現的問題，其既具有較高升壓比，又能夠高效穩定運行。

發明內容

針對以上現有存在的問題，本發明提供一種高升壓比的非隔離型雙向DC/DC變換器，變換器為多模塊輸入并聯、輸出串聯的拓撲結構，每個模塊的電感電流一致，每一級的實際處理功率也相同。變換器總的輸出電壓是所有模塊輸出電壓與輸入電壓之和，其總體需要提升的電壓被分配到各個模塊，因此單個模塊需要實現的升壓比降低，這樣的結構形式有效地提高了變換器的整體效率。當輸出電壓與輸入電壓的差距較大時，每級模塊需承受的輸出電壓變高，但是變換器的輸入并聯結構，其均流效果減小了各模塊中開關器件需承受的電流大小，這使得開關器件的選型有了更寬范圍。本發明中的變換器可采用交錯串聯控制技術進行控制，這種控制方式可有效減小各模塊的輸入電流紋波和輸出電壓紋波。

進一步地，利用標準BUCK-BOOST模塊能夠實現電壓抬升。

進一步地，變換器系統通過將輸入電壓與各標準模塊的輸出串聯實現高輸出電壓。

進一步地，標準模塊通過閉環控制實現每一級的電壓獨立控制。

本發明由于采用了上述技術，使之與現有技術相比具體的積極有益效果為：

1、整個變換器的每級模塊結構統一，電路結構清晰。

2、變換器中每級模塊的占空比都在合適范圍內，每級模塊的穩定運行保證了整個變換器的穩定運行。

3、變換器采用輸出串聯的方式提升了輸出電壓，進而具有高升壓比。