[发明专利]基于准Z源与开关电容的三端口DC-DC变换器及竞争控制方法

说明书

本发明公开了一种基于准Z源与开关电容的三端口DC‑DC变换器及竞争控制方法，变换器采用竞争控制实现模式的自动切换，可灵活搭配上层能量管理分配系统，属于电力电子变换器领域。该变换器在Boost电路的基础上，结合由开关管、二极管和电容组成的开关电容单元与开关管、二极管和电感组成的充放电单元，通过控制3个开关管的导通与关断，改变电路中电容电感的连接方式与二极管的通断情况，从而达到提升电压增益和第二输入源充放电的效果。本发明电压增益较高，而占空比D在0到0.5之内，可避免极限占空比的情况，同时开关电容结构可降低开关器件的电压应力，适用于燃料电池、光伏电池等新能源混合发电系统。

技术领域

本发明属于电力电子变换器领域，具体涉及一种基于准Z源与开关电容的 三端口DC-DC变换器及竞争控制方法。

背景技术

随着经济的发展，能源短缺及环境污染问题日益严重。目前，我国太阳能、 风能发电技术成熟，已经实现商业化，但由于分布不均和对气候要求高等缺点， 很难做到大规模普及利用，发展逐渐乏力。氢能由于具有效率高、零污染、可再 生等优点，聚焦了世界各个国家的发展目光，成为了新能源研究与应用的热点。 质子交换膜燃料电池是一种将氢能直接转化为电能的新型发电装置，反应过程仅 生成水和热，具有效率高、无污染、可靠性高的优点，广泛应用于新能源汽车、 分布式发电等领域，极具应用前景，所以PEMFC混合供电系统成为研究热点。

PEMFC输出电压变化范围是非常大的，仅升压或降压并不能满足实际应用 的需要，因此选取和设计合适的DC-DC变换器是非常重要的。现有PEMFC混 合供电系统拓扑结构主要分为两大类，一类是采用分立的功率变换单元来实现各 个端口之间的能量传递，另一类是采用集成的多端口DC-DC变换器实现各端口 之间能量的传递。多端口DC-DC变换器可分为非隔离型、部分隔离型和全隔离 型。全隔离型与部分隔离型变换器的端口之间通过变压器实现电气隔离，直流电 逆变为高频交流电，通过磁耦合实现各个端口之间的能量传输，通常存在开关器 件多，变换器体积较大且控制策略复杂的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种基于准Z源与开关电容的三端口DC-DC变换 器