專利名稱：一種新型雙輸入Buck-Boost直流變換器的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于電力電子功率變換器技術領域，尤其涉及ー種新型雙輸入Buck-Boost直流變換器。
背景技術：
目前，世界能源危機和環境污染非常嚴重，尋找積極有效的應對措施來解決能源危機和環境污染問題，已成為國內外極為關注的熱點之一。而太陽能、風能、生物質能、海洋能等可再生能源具有可靠、清潔無污染、能源豐富的特點，因此成為了補充能源較好的方 式。目前，應用較多的可再生能源發電形式有光伏發電、燃料電池供電、風カ發電、水力發電、地熱發電等等，但均存在電カ供應不穩定、不連續、隨氣候條件變化等缺點，因此需要采用多種能源聯合供電的分布式供電系統。由于分布式供電系統中有多個輸入源，每種輸入源的電壓并不穩定，所以需要直流變換器對電壓進行調節。傳統的新能源分布式供電系統是應用多個單輸入DC/DC變換器，分別將每種形式的能源變成直流，并聯在公共的直流母線上，供給直流負載，但這種分布式供電系統普遍存在結構較復雜，且成本較高的缺點。為了簡化電路結構、減小系統體積、降低系統成本，可以用ー個雙輸入直流變換器(Multiple-Input Converter, MIC)代替兩個單輸入直流變換器。近年來，ー些國內外學者也提出了ー些MIC電路拓撲結構，但普遍存在著電壓增益低，調壓范圍不夠大或兩輸入源不能同時給負載供電的缺點。
發明內容針對上述問題，本實用新型提供一種對輸入源的性質、幅值和特性無限制，既可エ作在單輸入狀態，又可工作在雙輸入狀態，可提高分布式發電系統的穩定性和靈活性的雙輸入Buck-Boost直流變換器。本實用新型的技術方案是2個直流輸入源Kinl和Kin2，2只開關管0和Q2,1個中間儲能電感‘ 2個續流ニ極管仏和久，2個輸出分壓電容Cfl和C1f2以及I個負載電阻慫d。其中，2個直流輸入源Kinl和Kin2串聯連接，Kinl的正極接開關管仏的漏極，開關管仏的源極接續流ニ極管仏的陰極，續流ニ極管仏的陽極接負載電阻AVd的一端，負載電阻/^的另一端與續流ニ極管久的陰極相連，續流ニ極管久的陽極接開關管仏的漏極，開關管込的源極接直流輸入源Kin2的負極；2個輸出分壓電容Cfl和Cf2串聯連接后與負載電阻/^并聯，輸出分壓電容Cfl的負極接續流ニ極管仏的陽極，輸出分壓電容Cf2的正極接續流ニ極管久的陰極；中間儲能電感Zf的兩端分別與開關管0的源極和開關管込的漏極相連；輸出分壓電容Cfl的正極與輸入電源Kin2的正極相連。本實用新型有益效果是對輸入能源沒有限制，輸入源的性質、幅值和特性可以相同，也可以差別很大，兩種輸入源可以分別或同時向負載供電，輸入電壓范圍寬、電壓増益大，因此提高了系統的穩定性和靈活性，實現能源的綜合利用，并且具有結構簡單、體積小、降低系統成本的優點。
圖I為本實用新型的電路拓撲原理圖；圖2為本實用新型仏和Q2同時導通的開關模態的等效電路；圖3為本實用新型仏導通，Q2關斷的開關模態的等效電路；圖4為本實用新型仏關斷，Q2導通的開關模態的等效電路；圖5為本實用新型P1和Q2同時關斷的開關ネ吳態的等效電路；圖6為本實用新型電感電流等于零的開關模態的等效電路。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型做出進ー步說明。如圖I所示，一種雙輸入Buck-Boost直流變換器電路，包括2個直流輸入源Kinl和Kin2，2只開關管Q1和Q2,1個中間儲能電感Zf，2個續流ニ極管仏和久，2個輸出分壓電容Cfl和Cf2以及I個負載電阻慫d。其中，直流輸入源Kinl和直流輸入源Kin2串聯連接，直流輸入源Kinl的正極接開關管0的漏極，開關管0的源極接續流ニ極管仏的陰極，續流ニ極管仏的陽極接負載電阻/^的一端，負載電阻AVd的另一端與續流ニ極管久的陰極相連，續流ニ極管久的陽極接開關管込的漏極，開關管込的源極接直流輸入源Kin2的負極；2個輸出分壓電容G1和G2串聯連接后與負載電阻并聯，輸出分壓電容Cfl的負極接續流ニ極管仏的陽極，輸出分壓電容G2的正極接續流ニ極管久的陰極；中間儲能電感Zf的兩端分別與開關管0的源極和込的漏極相連；輸出分壓電容Cfl的正極與輸入電源Kin2的正極相連。根據附圖I具體分析電路的工作模態。其中Kinl、Kin2和I池、I in2分別為兩路輸入電壓和輸入電流，V0和I。分別為輸出電壓和輸出電流，0、込為兩只開關管，為續流ニ極管，Lf是中間儲能電感，Cfl和Cf2是兩個輸出分壓電容，其容量很大且相等，Rw是負載電阻。0、込可以同時開通，也可以錯開一定角度工作。本實用新型以相同的開關頻率和開通時刻為例，介紹其工作原理。根據開關管的工作狀態，變換器存在以下4種工作模態。附圖2飛給出了本實用新型的雙輸入Buck-Boost直流變換器不同工作模態的等效電路。假設電感Li足夠大且電流連續，則(I)工作模態I。如圖2所示，開關管0和開關管込同時導通，續流ニ極管仏和續流ニ極管久截止，它們所承擔的電壓應カ均為(Kinl+匕2+り/2。負載由兩只輸出濾波電容供電。兩個輸入電壓之和(Kinl+ ViJ全部加在中間儲能電感上，電感電流ん開始增加。(2)工作模態II。如圖3所示，開關管0導通，開關管Q2關斷，續流ニ極管A截止，續流ニ極管久導通，開關管込上電壓應カ為輸入電壓Kinl與輸出電容Cfl上的電壓之和，續流ニ極管仏上電壓應力均為輸入電壓Kinl與輸出電容Q1上的電壓之和。中間儲能電感上的電壓ら為輸入電壓Kinl與輸出電容上的電壓之差。(3)工作模態III。如圖4所示，開關管0關斷，開關管Q2導通，續流ニ極管久截止，續流ニ極管A導通，開關管仏上電壓應カ為輸入電壓Kinl與輸出電容C1fl上的電壓之和，久上電壓應力均為輸入電壓Kinl與輸出電容C1fl上的電壓之和。中間儲能電感上的電壓VLf為
與輸出電容Cfl上的電壓之差。[0019](4)工作模態IV。如圖5所示，開關管Ql和開關管Q2同時關斷，續流ニ極管Dl和續流ニ極管D2導通，電感電流iLf通過ニ極管Dl和續流ニ極管D2續流，中間儲能電感上的電壓為VLf=-Vo,電感電流iLf下降。(5)工作模態V。如圖6所示，當中間儲能電感電感量較小或負載減輕時，電感電流將會為零，負載由輸出濾波電容供電。 本實用新型提出的雙輸入Buck-Boost直流變換器既可以工作在單輸入狀態，又可工作在雙輸入狀態，提高了多種新能源分布式發電系統的穩定性和靈活性，實現能源的綜合利用。另外，本實用新型相對于帶有兩個單輸入直流變換器的分布式發電系統而言，具有結構簡単、體積小、成本低的優點。
權利要求1.ー種新型雙輸入Buck-Boost直流變換器，其特征在干直流輸入源Kinl和直流輸入源Kin2串聯，所述直流輸入源Kinl的正極接開關管0的漏極，所述開關管0的源極接續流ニ極管仏的陰極，所述續流ニ極管仏的陽極接負載電阻的一端，所述負載電阻/^的另一端與續流ニ極管久的陰極相連，所述續流ニ極管久的陽極接開關管込的漏極，所述開關管込的源極接直流輸入源Kin2的負極；分壓電容Cfl和分壓電容Cf2串聯后并聯在負載電阻Rw兩端；儲能電感Zf的兩端分別與開關管0的源極和開關管込的漏極相連；所述分壓電容Cfl的正極與輸入電源Kin2的正極相連。
2.根據權利要求I所述的ー種新型雙輸入Buck-Boost直流變換器，其特征在于所述分壓電容Cfl和分壓電容Q的電容量相等。
專利摘要本實用新型公開了一種新型雙輸入Buck-Boost直流變換器，直流輸入源Vin1和直流輸入源Vin2串聯，所述直流輸入源Vin1的正極接開關管Q1的漏極，所述開關管Q1的源極接續流二極管D1的陰極，所述續流二極管D1的陽極接負載電阻RLd的一端，所述負載電阻RLd的另一端與續流二極管D2的陰極相連，所述續流二極管D2的陽極接開關管Q2的漏極，所述開關管Q2的源極接直流輸入源Vin2的負極；分壓電容Cf1和分壓電容Cf2串聯后并聯在負載電阻RLd兩端；儲能電感Lf的兩端分別與開關管Q1的源極和開關管Q2的漏極相連；所述分壓電容Cf1的正極與輸入電源Vin2的正極相連，該變換器對輸入源的性質、幅值和特性無限制，既可工作在單輸入狀態，又可工作在雙輸入狀態，可提高分布式發電系統的穩定性和靈活性。
文檔編號H02M3/10GK202524289SQ20122005327
公開日2012年11月7日 申請日期2012年2月20日 優先權日2012年2月20日
發明者劉國海, 廖志凌, 徐艷杰, 施衛東, 梅從立 申請人:江蘇大學