[发明专利]一种双输入BUCK直流变换器及其控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及电力电子变换器领域，尤其是一种双输入BUCK结构的直流变换器及其控制系统。 

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，但这些发电形式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

本发明的目的是提供一种拓扑结构简单、控制方法简单并能实现能量自动 分配利用的双输入BUCK直流变换器及其控制系统。 

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： 

本发明所述直流变换器由第一BUCK脉冲电压源单元、第二BUCK脉冲电压源单元、附加电路和输出滤波电路连接组成； 

所述第一BUCK脉冲电压源单元由第一输入直流电压源A、第一功率开关管S₁和第一续流二极管D₁组成；第一输入直流电压源A的正极与第一功率开关管S₁的漏极连接，第一功率开关管S₁的源极与第一续流二极管D₁的阴极连接，第一续流二极管D₁的阳极与第一输入直流电压源A的负极连接，形成第一BUCK脉冲电压源单元； 

所述第二BUCK脉冲电压源单元由第二输入直流电压源B、第二功率开关管S₂和第二续流二极管D₂组成；第二输入直流电压源B的正极与第二功率开关管S₂的漏极连接，第二功率开关管S₂的源极与第二续流二极管D₂的阴极连接，第二续流二极管D₂的阳极与第二输入直流电压源B的负极连接，形成第二BUCK脉冲电压源单元； 

所述附加电路包括第三功率开关管S₃和第三续流二极管D₃，第三续流二极管D₃的阳极与第三功率开关管S₃的漏极连接，第三续流二极管D₃的阴极与第二BUCK脉冲电压源单元中第二输入直流电压源B的正极以及第二功率开关管S₂的漏极连接；第一BUCK脉冲电压源单元中第一功率开关管S₁的源极与第二BUCK脉冲电压源单元中第二输入直流电压源B的负极以及第二续流二极管D₂的阳极分别连接； 

所述输出滤波电路包括输出滤波电感L和输出滤波电容c；输出滤波电感L的一端与第二BUCK脉冲电压源单元中第二功率开关管S₂的源极以及第二续流二极管D₂的阴极分别连接，输出滤波电感L另一端与附加电路中第三功率开关管S₃的漏极以及第三续流二极管D₃的阳极分别连接； 

输出滤波电容c的一端与附加电路中的第三功率开关管S₃的源极以及负载R的一端分别连接，输出滤波电容c另一端与第一BUCK脉冲电压源单元中第一输入直流电压源A的负极以及第一续流二极管D₁的阳极、负载R的另一端分别连接。 

本发明还提供了一种双输入BUCK直流变换器的控制系统，其中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，对两个BUCK脉冲电压源单元进行功率分配和负载电压稳定控制；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PI调节器进行能量自动分配；