[发明专利]一种非隔离型三端口变换器的拓扑结构及其控制方法

说明书

本发明涉及新能源发电技术研究领域，具体涉及一种非隔离型三端口变换器的拓扑结构及其控制方法。包括与发电装置相连的发电端，与负载相连的负载端，与蓄电池相连的储能端，与所述发电端相连的直流侧支撑电容，发电端通过第一、第二Buck/Boost变换器与所述储能端相连；所述发电端与移相全桥变换器的输出串联接入负载端。本发明的三个端口分别连接光伏电池、储能蓄电池和负载。其中，光伏电池产生的大部分能量可以直接通过整流二极管汇入负载，无需进行复杂的电力变换，获得了效率的显著提升。

技术领域

本发明涉及新能源发电技术研究领域，具体涉及一种非隔离型三端口变换器的拓扑结构及其控制方法。

背景技术

传统的化石能源已经越来越难以满足人类社会的发展需求，能源生产和消费革命已刻不容缓。推进能源生产和消费革命，构建清洁低碳、安全高效的能源体系，已成为当下社会关注的焦点。以太阳能，风能、波浪能、地热能等为代表的可再生能源的开发和利用成为未来能源供应的重要手段。然而，可再生能源在进行单独供电时，均存在发电功率不稳定，间歇性大，受气候影响较大等弊端。以光伏发电为例，其发电功率会随着光照、温度等环境因素的变化而呈现出间歇性、随机性等特点。为了保证供电系统的安全性和稳定性，提高能源的利用率，通常采用多能源联合供电的方式，在发电系统中配置一定的储能装置，实现发电系统的功率平衡。

三端口变换器由于具有功率密度高、集成度高，控制性能好等优点，广泛应用于新能源发电系统，航天器供电系统、便携式多能源供电系统以及新能源汽车等领域。以光伏发电系统为例，通过三端口变换器将太阳能电池、储能蓄电池、负载进行连接，不仅能够实现负载的安全稳定供电，而且能够实现光伏电池最大功率获取和蓄电池的充放电控制。然而，在此过程中光伏电池产生的能量均需通过必要的电力变换才能传输到负载上，在此过程中不可避免的存在能量损耗，降低了整个发电系统的效率。

因此，本发明公开了一种能够保证负载电压稳定且变换效率高的非隔离型三端口变换器的拓扑结构及其控制方法以解决现有技术存在的不足。

发明内容

为解决现有技术存在的不足，本发明提供了一种非隔离型三端口变换器的拓扑结构及其控制方法。

本发明的技术方案为：

本发明提供了一种非隔离型三端口变换器的拓扑结构，包括与发电装置相连的发电端，与负载相连的负载端，与蓄电池相连的储能端，与所述发电端相连的直流侧支撑电容，发电端通过第一、第二Buck/Boost变换器与所述储能端相连；所述发电端与移相全桥变换器的输出串联接入负载端。

进一步，所述移相全桥变换器包括原边全桥变换器、高频变压器以及副边不控整流电路，同时复用移相全桥变换器原边桥臂的开关管，构成双重Buck/Boost变换器。

进一步，所述原边全桥变换器包括第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管。

进一步，所述不控整流电路包括第一整流管、第二整流管、第三整流管、第四整流管。

进一步，所述第一整流管、第二整流管、第一开关管、第二开关管串联成第一桥臂，所述第三整流管、第四整流管、第三开关管、第四开关管串联成第二桥臂。

进一步，所述高频变压器包括一端连接在第一开关管与第二开关管之间另一端连接在第三开关管与第四开关管之间的高频变压器原边、一端连接在第一整流管与第二整流管之间另一端连接在第三整流管与第四整流管之间的高频变压器副边。

进一步，所述第一Buck/Boost变换器一端与所述储能端相连，另一端连接到发电端；所述第二Buck/Boost变换器一端与所述储能端相连，另一端连接到发电端。

进一步，所述移相全桥变换器还包括滤波电感、滤波电容。

一种非隔离型三端口变换器的拓扑结构的控制方法，包括以下步骤：