[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，尤其涉及一种双输入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。但是，采用上述系统后，普遍存在着控制方法复杂、无法拓扑扩展的问题，另外，也不易实现能量的自动分配功能。

发明内容

本发明目的在于提供一种拓扑结构简单、控制方法简便、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。

为实现上述目的，采用了以下技术方案：

本发明提供了一种双输入BUCK直流变换器，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；其中第一输入直流电压源A的正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的源极与第一输入直流电压源A的负极连接；

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；其中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，第二功率开关管D₂的阳极与第二输入直流电压源B的负极连接；

第一BUCK脉冲电压源单元中第一功率开关管S₁的漏极分别与第二BUCK脉冲电压源单元中第二功率开关管S₂的源极、第二续流二极管D₂的阴极连接；

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；第三功率开关管S₃的漏极与第三续流二极管D₃的阳极连接，第三续流二极管D₃的阴极分别与第二BUCK脉冲电压源单元中第二输入直流电压源B的正极和第二功率开关管S₂的漏极连接；

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的一端分别与第一BUCK脉冲电压源单元中的第一直流输入电压源A的正极和第一续流二极管D₁的阴极连接，输出滤波电感L另一端分别与附加电路中的第三功率开关管S₃的漏极、第三续流二极管D₃的阳极连接；输出滤波电容c的一端分别与附加电路中第三功率开关管S₃的源极和负载R的一端连接，输出滤波电容c另一端分别与第二BUCK脉冲电压源单元中第二输入直流电压源B的负极、第二续流二极管D₂的阳极、负载R的另一端连接。

本发明还提供了一种双输入BUCK直流变换器控制系统，所述系统中：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作为功率缓冲单元并通过PI调节器进行能量自动分配；