[发明专利]一种三端口高增益直流变换器

说明书

本发明涉及一种三端口高增益直流变换器。包括光伏电池输入端口，蓄电池端口，负载端口，第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管，第一二极管、第二二极管、第三二极管，第一电感、第二电感、第三电感，第一电容、第二电容、第三电容。通过对四个开关管的控制，采用一个变换器即可实现光伏电池、蓄电池和负载三者之间的能量管理与控制。本发明直流变换器具有五种工作模式，在一个变换器中就可以完成多个单输入单输出变换器的功能。具有成本低、增益高、变换效率高，工作方式灵活和可靠性高等优点。

技术领域

本发明属于电力电子技术领域，具体涉及一种三端口高增益直流变换器。

背景技术

随着全球性环境问题日益突出以及传统能源资源日益短缺，太阳能、风能及燃料电池等新能源发电形式越来越受到重视。由于太阳能电池等新能源发电系统存在电力供应不稳定、不连续和随环境条件变化等缺点，独立运行的新能源发电系统必须配备蓄电池等储能环节来储存和调节电能，以满足用电负载对供电连续性和平稳性的要求。

传统的新能源独立发电系统由多个单向或双向DC/DC变换器构成，其变换器体积重量大，集成度低，结构复杂且成本较高。三端口变换器是随着新能源发电技术的发展而提出的一类新型变换器，通过一个变换器可以同时实现输入源、蓄电池和负载三个端口的功率管理和控制，具有高集成度、高效率、高可靠性、低体积成本等优点。

由于光伏电池、蓄电池等输出直流电压较低，无法满足并网逆变器直流侧的电压等级要求，所以需要具备高电压增益的三端口变换器将新能源侧低电压提升至并网输入的380V或400V直流高电压。因此，多端口高增益变换器是开关变换器领域的研究热点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种三端口高增益直流变换器，具有成本低、增益高、变换效率高，工作方式灵活和可靠性高等优点。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种三端口高增益直流变换器，包括光伏电池输入端口、蓄电池端口、负载端口、第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第一二极管、第二二极管、第三二极管、第一电感、第二电感、第三电感、第一电容、第二电容、第三电容；光伏电池输入端口的正极与第三二极管阳极连接，光伏电池输入端口的负极、蓄电池端口的负极、第三电容的一端、第一开关管的源极、第三开关管的源极、第一电容的一端、负载端口的负极连接，蓄电池端口的正极与第三电容的另一端、第二电感的一端连接，负载端口的正极与第二电容的一端、第二二极管的阴极连接，第一开关管的漏极与第二开关管的源极、第一二极管的阳极、第一电感的一端连接，第二开关管的漏极与第三电感的一端、第二二极管的阳极连接，第三开关管的漏极与第二电感的另一端、第四开关管的源极连接，第四开关管的漏极与第一二极管的阴极、第三电感的另一端、第一电容的另一端、第二电容的另一端连接，第三二极管的阴极与第一电感的另一端连接。

在本发明一实施例中，所述变换器通过对四个开关管的控制即可实现光伏电池、蓄电池和负载三者之间的能量管理与控制。

在本发明一实施例中，所述直流变换器具有五种工作模式，在一个变换器中即可完成多个单输入单输出变换器的功能；具体如下：

1)光伏电池单独对负载供电模式：第三开关管S3、第四开关管S4始终处于关断状态，第一开关管S1、第二开关管S2同时通断，通过控制S1和S2实现光伏电池对负载供电；

2)蓄电池单独供电模式：S4始终保持关断，S1、S2、S3同时导通和关断，通过控制S1、S2和S3实现蓄电池对负载供电；

3)光伏电池对负载供电和对蓄电池充电模式：S3始终保持关断，S1、S2同时通断，通过控制S1和S2实现光伏电池对负载供电；S3始终保持关断，S1、S2同时通断，S1和S4导通，通过控制S1和S4实现光伏电池对蓄电池充电；