[发明专利]双向双输入BUCK/BUCKBOOST直流变换器及其功率分配方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力电子变换器领域，尤其涉及一种双向双输入BUCK/BUCKBOOST直流变换器及其功率分配方法。

背景技术

随着环境保护问题的日益突出，人们越来越重视可再生能源的开发利用。可再生能源具有廉价、可靠、清洁无污染、能源丰富等特点，因此可再生能源发电展现了良好的市场前景。目前，应用较多的可再生能源发电形式有光伏发电，燃料电池供电、风力发电、水利发电、地热发电等等，但均存在电力供应不稳定、不连续、随气候条件变化等特点，因此需要采用多种能源联合供电的分布式供电系统。

在传统的新能源联合供电系统中，每种能源形式通常需要一个DC/DC变换器，将各种能源变成直流输出，并联在公共的直流母线上，供给直流负载，但其结构较复杂，且成本较高。为了简化电路结构，降低系统成本，可以用一个多输入直流变换器（Multiple-Input Converter，MIC）代替多个单输入直流变换器。MIC允许多种能源输入，而且输入源的性质、幅值和特性可以相同，也可以差别很大，多输入源可以分别或同时向负载供电，因此提高了系统的稳定性和灵活性，实现能源的优化利用，并且降低系统成本。

发明内容

为了克服现有技术中存在的上述问题，本发明的目的在于提出一种拓扑结构和控制方法均较简单并能实现能量的自动分配利用的直流变换器及其功率分配方法。

为了解决上述存在的技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种双向双输入BUCK/BUCKBOOST直流变换器，包括BUCK脉冲电压源单元、BUCKBOOST脉冲电流源单元和输出滤波电路；

所述的BUCK脉冲电压源单元包括第一输入直流电压源A、第一功率开关管M₁、第二功率开关管M₃，第一输入直流电压源A的正极与第一功率开关管M₁的漏极连接，第一功率开关管M₁的源极与第二功率开关管M₃的漏极连接，第二功率开关管M₃的源极与第一输入直流电压源A的负极连接；

所述的BUCKBOOST脉冲电流源单元包括第二输入直流电压源B、第三功率开关管M₂、第四功率开关管M₄和电感L，第二输入直流电压源B的正极与第三功率开关管M₂的漏极连接，第三功率开关管M₂的源极与第四功率开关管M₄的漏极、电感L的一端连接，电感L的另一端与所述BUCK脉冲电压源单元中的第一输入直流电压源A的负极以及第二功率开关管M₃的源极分别连接；第二输入直流电压源B的负极与所述BUCK脉冲电压源单元中的第一功率开关管M₁的源极以及第二功率开关管M₃的漏极分别连接；

所述的输出滤波电路包括输出滤波电容c，输出滤波电容c的一端分别与BUCKBOOST脉冲电流源单元中的第四功率开关管M₄的源极和负载R的一端连接，输出滤波电容c的另一端分别与BUCK脉冲电压源单元中第一功率开关管M₁的源极、第二功率开关管M₃的漏极和BUCKBOOST脉冲电流源单元中第二输入直流电压源B的负极以及负载R的另一端连接。

本发明的目的还在于提供了一种双向双输入BUCK/BUCKBOOST直流变换器的功率分配方法，它包括如下内容：

第一输入直流电压源A为光伏电池，第二输入直流电压源B为蓄电池，对BUCK脉冲电压源单元、BUCKBOOST脉冲电流源单元进行功率分配和负载回馈功率的控制；第一输入直流电压源A以最大功率输入，通过最大功率跟踪算法保持最大功率输入，第二输入直流电压源B作为功率缓冲单元，通过一个带反向输出的调节器(例如PI调节器)进行能量自动分配；

当负载R需求功率大于第一输入直流电压源A提供的功率时，第二输入直流电压源B放电；调节器输出为正值，转化为第三功率开关管M₂的占空比，控制第二输入直流电压源B的放电功率；

当负载R需求功率小于第一输入直流电压源A提供的功率时，第二输入直流电压源B充电；负载电压升高，调节器输出为负值，转化为第四功率开关管M₄的占空比，控制第二输入直流电压源B的充电功率，维持负载电压稳定。

与已有技术相比，本发明提供的双向双输入BUCK/BUCKBOOST直流变换器及其功率分配方法具有以下有益效果：