三端口直流變換器裝置及其混合調(diào)制方法和閉環(huán)控制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種三端口直流變換器裝置及其混合調(diào)制方法和閉環(huán)控制方法，所述直流變換器裝置包括主電路和控制電路：主電路包括雙輸入全橋逆變器、高頻變壓器、半橋全控整流器以及穩(wěn)壓電容，所述控制電路包括輸出端連接在數(shù)字信號(hào)處理器上的蓄電池電壓采樣電路、蓄電池電流采樣電路、光伏電池電壓采樣電路、光伏電池電流采樣電路、全橋逆變器電流采樣電路、輸出電壓采樣電路，所述數(shù)字信號(hào)處理器的信號(hào)輸出端連接有第一MOS管驅(qū)動(dòng)電路、第二MOS管驅(qū)動(dòng)電路、第三MOS管驅(qū)動(dòng)電路、第四MOS管驅(qū)動(dòng)電路、第五IGBT管驅(qū)動(dòng)電路、第六IGBT管驅(qū)動(dòng)電路，本發(fā)明節(jié)約了成本，可用于電力設(shè)備中。
【專利說明】三端口直流變換器裝置及其混合調(diào)制方法和閉環(huán)控制方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種直流變換器，特別涉及一種多輸入直流變換器。

【背景技術(shù)】
[0002] 多輸入電力變換器，其作為一種新型的電力電子變換裝置，將新能源與儲(chǔ)能元件 有效結(jié)合，提高了變換器功率密度、可靠性以及暫態(tài)響應(yīng)速度。光伏電池作為開發(fā)應(yīng)用較 多的新能源，其存在著供電電壓不穩(wěn)定、不連續(xù)、隨氣候和天氣條件變化，且最大功率輸出 直接受光照強(qiáng)度影響，以光伏為輸入能源，集成有儲(chǔ)能元件的多輸入電力變換器，在光伏輸 出變化時(shí)利用儲(chǔ)能元件進(jìn)行功率調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)光伏電池工作于最佳工作點(diǎn)的同時(shí)保證負(fù)載需 求。在實(shí)現(xiàn)多能源輸入電力變換器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)選擇時(shí)，為了實(shí)現(xiàn)不同端口之間的能量傳遞，通 常會(huì)增加功率管數(shù)量來實(shí)現(xiàn)能量流動(dòng)，從而導(dǎo)致變換器結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本提升，控制復(fù)雜、可 靠性降低。移相PWM多用模擬電路配合DSP以及FPGA實(shí)現(xiàn)，這些方法存在實(shí)現(xiàn)復(fù)雜、控制 精度有限和控制功能單一等缺點(diǎn)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的是提供一種三端口直流變換器裝置及其混合調(diào)制方法和閉環(huán)控制 方法，節(jié)約成本，保證輸出穩(wěn)壓和功率潮流控制。
[0004] 本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：一種三端口直流變換器裝置及其混合調(diào)制方法和閉 環(huán)控制方法，所述直流變換器裝置包括主電路和控制電路： 主電路包括雙輸入全橋逆變器、高頻變壓器、半橋全控整流器以及穩(wěn)壓電容c5; 所述雙輸入全橋逆變器包括第一輸入端口P-E、第二輸入端口E-Q、輸出端口A-B、第一 濾波電容Q、第二濾波電容C2、第一電感Q、第一M0S管Si、第二M0S管S2、第三M0S管S3和 第四M0S管S4 ;第一輸入端口P-E接入蓄電池，第二輸入端口E-Q接入光伏電池，蓄電池正 極接入電極點(diǎn)P，蓄電池負(fù)極接入電極點(diǎn)E，光伏電池正極接入電極點(diǎn)E，光伏電池負(fù)極接入 電極點(diǎn)Q，電極點(diǎn)P與電極點(diǎn)E之間串接第一濾波電容Q，電極點(diǎn)E與電極點(diǎn)Q之間串接有 第二濾波電容C2，電極點(diǎn)P和電極點(diǎn)A之間串接第一M0S管Si，電極點(diǎn)A和電極點(diǎn)Q之間串 接第二M0S管S2，電極點(diǎn)P和電極點(diǎn)B之間串接第三M0S管S3，電極點(diǎn)B和電極點(diǎn)Q之間串 接第四M0S管S4，電極點(diǎn)A與電極點(diǎn)E之間串接有第一電感Q; 半橋全控整流器包括輸入端口C-D、輸出端口M-N、第五IGBT管S5、第六IGBT管S6、第 三濾波電容C3以及第四濾波電容C4,電極點(diǎn)M和電極點(diǎn)C之間串接第五IGBT管S5，電極點(diǎn) C和電極點(diǎn)N之間串接第六IGBT管S6，電極點(diǎn)M和電極點(diǎn)D之間串接電容C3，電極點(diǎn)D和 電極點(diǎn)N之間串接電容C4 ; 電極點(diǎn)A串聯(lián)漏感L后與電極點(diǎn)B連接在高頻變壓器的原邊上，高頻變壓器的副邊連 接電極點(diǎn)C和電極點(diǎn)D上； 所述穩(wěn)壓電容C5串接在電極點(diǎn)M和電極點(diǎn)N之間； 所述控制電路包括輸出端連接在數(shù)字信號(hào)處理器上的蓄電池電壓采樣電路、蓄電池電 流采樣電路、光伏電池電壓采樣電路、光伏電池電流采樣電路、全橋逆變器電流采樣電路、 輸出電壓米樣電路，所述數(shù)字信號(hào)處理器的信號(hào)輸出端連接有第一MOS管驅(qū)動(dòng)電路、第二 MOS管驅(qū)動(dòng)電路、第三MOS管驅(qū)動(dòng)電路、第四MOS管驅(qū)動(dòng)電路、第五IGBT管驅(qū)動(dòng)電路、第六 IGBT管驅(qū)動(dòng)電路； 所述混合調(diào)制方法如下：將第一MOS管Si和第二MOS管S2的驅(qū)動(dòng)信號(hào)設(shè)為互補(bǔ)，通過 最大功率追蹤算法算出第一MOS管Si的占空比，使得第三MOS管S3和第四MOS管S4的驅(qū) 動(dòng)信號(hào)互補(bǔ)且第三MOS管S3占空比與第一MOS管Si相同，保持第一MOS管Si與第三MOS管 S32間的移相角為180°，使得第五IGBT管S5和第六IGBT管S6的驅(qū)動(dòng)信號(hào)互補(bǔ)且占空比 均為〇. 5,保持第一MOS管Si與第五IGBT管S5的上升沿之間保持一定的移相角-,且移 相角(p滿足

【權(quán)利要求】
1. 一種三端口直流變換器裝置，其特征在于，包括主電路和控制電路： 主電路包括雙輸入全橋逆變器、高頻變壓器、半橋全控整流器以及穩(wěn)壓電容C5; 所述雙輸入全橋逆變器包括第一輸入端口P-E、第二輸入端口E-Q、輸出端口A-B、第一 濾波電容C1、第二濾波電容C2、第一電感L1、第一MOS管S1、第二MOS管S2、第三MOS管S3和 第四MOS管S4 ;第一輸入端口P-E接入蓄電池，第二輸入端口E-Q接入光伏電池，蓄電池正 極接入電極點(diǎn)P，蓄電池負(fù)極接入電極點(diǎn)E，光伏電池正極接入電極點(diǎn)E，光伏電池負(fù)極接入 電極點(diǎn)Q，電極點(diǎn)P與電極點(diǎn)E之間串接第一濾波電容C1，電極點(diǎn)E與電極點(diǎn)Q之間串接有 第二濾波電容C2，電極點(diǎn)P和電極點(diǎn)A之間串接第一MOS管S1，電極點(diǎn)A和電極點(diǎn)Q之間串 接第二MOS管S2，電極點(diǎn)P和電極點(diǎn)B之間串接第三MOS管S3，電極點(diǎn)B和電極點(diǎn)Q之間串 接第四MOS管S4，電極點(diǎn)A與電極點(diǎn)E之間串接有第一電感L1 ; 半橋全控整流器包括輸入端口C-D、輸出端口M-N、第五IGBT管S5、第六IGBT管S6、第 三濾波電容C3以及第四濾波電容C4,電極點(diǎn)M和電極點(diǎn)C之間串接第五IGBT管S5，電極點(diǎn) C和電極點(diǎn)N之間串接第六IGBT管S6，電極點(diǎn)M和電極點(diǎn)D之間串接電容C3，電極點(diǎn)D和 電極點(diǎn)N之間串接電容C4 ; 電極點(diǎn)A串聯(lián)漏感L后與電極點(diǎn)B連接在高頻變壓器的原邊上，高頻變壓器的副邊連 接電極點(diǎn)C和電極點(diǎn)D上； 所述穩(wěn)壓電容C5串接在電極點(diǎn)M和電極點(diǎn)N之間； 所述控制電路包括輸出端連接在數(shù)字信號(hào)處理器上的蓄電池電壓采樣電路、蓄電池電 流采樣電路、光伏電池電壓采樣電路、光伏電池電流采樣電路、全橋逆變器電流采樣電路、 輸出電壓米樣電路，所述數(shù)字信號(hào)處理器的信號(hào)輸出端連接有第一MOS管驅(qū)動(dòng)電路、第二 MOS管驅(qū)動(dòng)電路、第三MOS管驅(qū)動(dòng)電路、第四MOS管驅(qū)動(dòng)電路、第五IGBT管驅(qū)動(dòng)電路、第六 IGBT管驅(qū)動(dòng)電路。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的三端口直流變換器裝置，其特征在于，所述光伏電池電壓采 樣電路的輸入端連接在主電路光伏電池輸入正極上，光伏電池電壓米樣電路的輸出端連接 在數(shù)字信號(hào)處理器上，電壓信號(hào)由分壓電路分壓，再經(jīng)濾波電容濾波后輸出給數(shù)字信號(hào)處 理器；所述蓄電池電壓采樣電路與光伏電池電壓采樣電路相同。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的三端口直流變換器裝置，其特征在于，所述蓄電池電流采 樣電路的輸入端串接在主電路蓄電池輸入正極與蓄電池之間，所述蓄電池電流采樣電路的 輸出端連接在數(shù)字信號(hào)處理器上，電流信號(hào)經(jīng)電流傳感器采樣再經(jīng)分壓后進(jìn)行濾波，濾波 后的信號(hào)送給數(shù)字信號(hào)處理器；所述光伏電池電流采樣電路和全橋逆變器電流采樣電路與 蓄電池電流采樣電路相同。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的三端口直流變換器裝置，其特征在于，所述輸出電壓采樣 電路的輸入端連接在主電路電極點(diǎn)M和電極點(diǎn)N上，所述輸出電壓采樣電路的輸出端連接 在數(shù)字信號(hào)處理器上，電壓信號(hào)經(jīng)采樣電阻轉(zhuǎn)化為電流，經(jīng)霍爾電壓變送器變換后將其放 大，經(jīng)低壓側(cè)采樣電阻轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的電壓，再經(jīng)低通濾波器輸出給數(shù)字信號(hào)處理器。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的三端口直流變換器裝置，其特征在于，所述數(shù)字信號(hào)處理 器采用dsPIC33FJ64GS606 芯片。
6. -種三端口直流變換器裝置混合調(diào)制方法，其特征在于，將第一MOS管S1和 第二MOS管S2的驅(qū)動(dòng)信號(hào)設(shè)為互補(bǔ)，通過最大功率追蹤算法算出第一MOS管S1的占 空比，使得第三MOS管S3和第四MOS管S4的驅(qū)動(dòng)信號(hào)互補(bǔ)且第三MOS管S3占空比 與第一MOS管S1相同，保持第一MOS管S1與第三MOS管S3之間的移相角為180 °， 使得第五IGBT管S5和第六IGBT管S6的驅(qū)動(dòng)信號(hào)互補(bǔ)且占空比均為0.5,保持第 一MOS管S1與第五IGBT管S5的上升沿之間保持一定的移相角Φ，且移相角Φ滿足 ?喝脊,)'其中Df =$ 4 = 1,S為第一MOS管S1驅(qū)動(dòng)信號(hào)的高電平中點(diǎn)與 第五MOS管S5驅(qū)動(dòng)信號(hào)的高電平中點(diǎn)之間的移相角，Dp為第一MOS管S1的占空比，Dt,為第 五IGBT管S5的占空比。
7. -種三端口直流變換器裝置閉環(huán)控制方法，其特征在于，通過調(diào)節(jié)原邊雙輸入逆變 器的占空比，同時(shí)實(shí)現(xiàn)輸入光伏的最大功率追蹤與雙輸入逆變的功能；通過對(duì)副邊半橋全 控整流器輸出電壓采樣，與輸出電壓目標(biāo)值比較做差后送給電壓控制器，電壓控制器的輸 出送給占空比/移相角調(diào)制器進(jìn)行調(diào)制，調(diào)制后得到半橋全控整流器方波調(diào)制信號(hào)相對(duì)于 原邊方波調(diào)制信號(hào)的移相角，移相角范圍設(shè)為-90° ~90°，通過調(diào)節(jié)移相角控制輸出電壓 和功率潮流方向，雙向可傳遞功率大小可以經(jīng)由電壓閉環(huán)輸出值限幅進(jìn)行控制。
【文檔編號(hào)】H02M3/335GK104467436SQ201410700892
【公開日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年11月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月28日
【發(fā)明者】蔣偉, 于方艷 申請(qǐng)人:揚(yáng)州大學(xué)