[发明专利]基于三端口直流变换器输出的风光互补发电供电系统

说明书

技术领域

本发明属于风光互补发电供电设备技术领域，具体涉及一种基于三端口直流变换器输出的风光互补发电供电系统。

背景技术

随着人类社会的迅速发展，人们对能源的需求与日俱增，而随着传统化石能源的大量使用，使得环境污染、能源紧缺的问题越来越严峻，这就使人们越来越向往绿色清洁能源。

绿色清洁能源中常见的有太阳能和风能,光伏发电系统通过把太阳能电池板吸收的不同光照下的光能经过双向DC/DC变换器和逆变器转换为电能；风力发电系统利用风力发电机组把风能转换为电能。但是太阳能和风能这两种可再生绿色清洁能源在转换利用的过程中均会受到气候、季节以及地理位置等因素的影响，具有不确定性和间歇性，因此大规模地单一使用太阳能或风能就会受到限制。

然而，太阳能和风能又具有互补特性，如：白天太阳照射地球，获取大量的太阳光资源，风力相对较弱，晚上太阳光资源较少，由于温度差异使地面空气流动加速，使得风速较大，获取较多的风能；夏天光照时间长且光照强度较大，获取较多的太阳光资源，风力较弱，冬季光照时间短且光照强度较小，获取较少的太阳光资源，风力较强。因此，利用太阳能和风能的互补特性，通过设计光伏与风力联合发电的供电系统，能够提高供电系统输出电压的稳定性，减小功率损耗和资源的不必要浪费。

传统的风光互补发电供电系统通过把各个电源提供的能量经过各自的两端口变换器转换为电能直接接在直流负载R₀、逆变器、或通过直流母线对外供电，这种情况下使用变换器个数多，成本较高，而且降低了供电系统的供电效率和工作可靠性。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于三端口直流变换器输出的风光互补发电供电系统，解决传统风光互补发电供电系统使用两端口变换器存在成本高、影响供电系统的供电效率和工作可靠性的问题。

本发明所采用的技术方案是，基于三端口直流变换器输出的风光互补发电供电系统，包括三端口直流变换器以及与三端口直流变换器的第一输入端口连接的风电电源，还包括与三端口直流变换器的第二输入端口连接的光伏电源；三端口直流变换器的输出端口对外输出直流电；

三端口直流变换器的内部电路连接关系为：第一输入端口正极端连接第三开关管的漏极端，第三开关管的源极端分别连接第三二极管的阴极和输出电感的一端，第三二极管的阳极分别连接第一输入端口负极端和第二二极管的阴极，第二二极管的阳极分别连接第一二极管的阴极和第一电容的一端，第一二极管的阳极分别连接第一开关管的源极端和第一电感的一端，第一电感的另一端和第一电容的另一端同时连接第二开关管的漏极端，第一开关管的漏极端连接第二输入端口的正极端，输出电感的另一端连接输出端口正极端和输出电容的一端，输出电容的另一端、第二开关管的源极端、第二输入端口负极端以及输出端口负极端并联到一个节点。

本发明的特点还在于:

风电电源，包括有风能发电系统和整流滤波装置，且风能发电系统的输出端口连接整流滤波装置的输入端口；整流滤波装置的输出端口作为风电电源的输出端口连接三端口直流变换器的第一输入端口。

光伏电源，包括有光伏发电系统和二极管D，二极管D的阳极与光伏发电系统的正极端连接；还包括电容C，电容C的两极分别与二极管D的阴极和光伏发电系统的负极端连接形成并联电路；并联电路的两个节点作为光伏电源的输出端口连接三端口直流变换器的第二输入端口。

三端口直流变换器的输出端口连接直流负载、逆变器，或通过直流母线对外供电。

在三端口直流变换器的内部电路中：第二输入端口、第一开关管、第一电感、第一电容、第一二极管、第二开关管、第二二极管、第三二极管、输出电感、输出电容、输出端口组成正极性输出罗变换器，第二输入端口为正极性输出罗变换器的输入端口，输出端口为正极性输出罗变换器的输出端口。

在三端口直流变换器的内部电路中：第一输入端口、第三开关管、第三二极管、第二二极管、第一二极管、第一电感、第一电容、第二开关管、输出电感、输出电容、输出端口组成Buck变换器，第一输入端口为Buck变换器的输入端口，输出端口为Buck变换器的输出端口。

本发明的有益效果是：

(1)与两端口直流变换器相比，减少了器件的使用数目，降低了供电系统成本，且其功率密度高，有较高的占空比和转换效率；

(2)两个输入端口可同时向负载供应电能，也可单独向负载供应电能，相互之间不受约束，提高了电能的利用率；

(3)器件利用率较好；