[發明專利]基于準Z源與開關電容的三端口DC-DC變換器及競爭控制方法

在審

• 申請號: 202111388788.4
• 申請日: 2021-11-22
• 公開（公告）號: CN114337249A
• 公開（公告）日: 2022-04-12
• 發明（設計）人: 戚志東;張揚;周禮鋒;沈致遠;徐勝元
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: H02M3/04
• 分類號: H02M3/04;H02M3/07
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 岑丹

本發明公開了一種基于準Z源與開關電容的三端口DC?DC變換器及競爭控制方法，變換器采用競爭控制實現模式的自動切換，可靈活搭配上層能量管理分配系統，屬于電力電子變換器領域。該變換器在Boost電路的基礎上，結合由開關管、二極管和電容組成的開關電容單元與開關管、二極管和電感組成的充放電單元，通過控制3個開關管的導通與關斷，改變電路中電容電感的連接方式與二極管的通斷情況，從而達到提升電壓增益和第二輸入源充放電的效果。本發明電壓增益較高，而占空比D在0到0.5之內，可避免極限占空比的情況，同時開關電容結構可降低開關器件的電壓應力，適用于燃料電池、光伏電池等新能源混合發電系統。

技術領域

本發明屬于電力電子變換器領域，具體涉及一種基于準Z源與開關電容的 三端口DC-DC變換器及競爭控制方法。

背景技術

隨著經濟的發展，能源短缺及環境污染問題日益嚴重。目前，我國太陽能、 風能發電技術成熟，已經實現商業化，但由于分布不均和對氣候要求高等缺點， 很難做到大規模普及利用，發展逐漸乏力。氫能由于具有效率高、零污染、可再 生等優點，聚焦了世界各個國家的發展目光，成為了新能源研究與應用的熱點。 質子交換膜燃料電池是一種將氫能直接轉化為電能的新型發電裝置，反應過程僅 生成水和熱，具有效率高、無污染、可靠性高的優點，廣泛應用于新能源汽車、 分布式發電等領域，極具應用前景，所以PEMFC混合供電系統成為研究熱點。

PEMFC輸出電壓變化范圍是非常大的，僅升壓或降壓并不能滿足實際應用 的需要，因此選取和設計合適的DC-DC變換器是非常重要的。現有PEMFC混 合供電系統拓撲結構主要分為兩大類，一類是采用分立的功率變換單元來實現各 個端口之間的能量傳遞，另一類是采用集成的多端口DC-DC變換器實現各端口 之間能量的傳遞。多端口DC-DC變換器可分為非隔離型、部分隔離型和全隔離 型。全隔離型與部分隔離型變換器的端口之間通過變壓器實現電氣隔離，直流電 逆變為高頻交流電，通過磁耦合實現各個端口之間的能量傳輸，通常存在開關器 件多，變換器體積較大且控制策略復雜的問題。

發明內容

本發明的目的在于提供了一種基于準Z源與開關電容的三端口DC-DC變換 器