三端口直流變換器裝置及其混合調制方法和閉環控制方法
【專利摘要】本發明公開了一種三端口直流變換器裝置及其混合調制方法和閉環控制方法，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壓電容，所述控制電路包括輸出端連接在數字信號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，所述數字信號處理器的信號輸出端連接有第一MOS管驅動電路、第二MOS管驅動電路、第三MOS管驅動電路、第四MOS管驅動電路、第五IGBT管驅動電路、第六IGBT管驅動電路，本發明節約了成本，可用于電力設備中。
【專利說明】三端口直流變換器裝置及其混合調制方法和閉環控制方法
【技術領域】
[0001] 本發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】
[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，將新能源與儲能元件 有效結合，提高了變換器功率密度、可靠性以及暫態響應速度。光伏電池作為開發應用較 多的新能源，其存在著供電電壓不穩定、不連續、隨氣候和天氣條件變化，且最大功率輸出 直接受光照強度影響，以光伏為輸入能源，集成有儲能元件的多輸入電力變換器，在光伏輸 出變化時利用儲能元件進行功率調節，實現光伏電池工作于最佳工作點的同時保證負載需 求。在實現多能源輸入電力變換器拓撲結構選擇時，為了實現不同端口之間的能量傳遞，通 常會增加功率管數量來實現能量流動，從而導致變換器結構復雜、成本提升，控制復雜、可 靠性降低。移相PWM多用模擬電路配合DSP以及FPGA實現，這些方法存在實現復雜、控制 精度有限和控制功能單一等缺點。
【發明內容】
[0003] 本發明的目的是提供一種三端口直流變換器裝置及其混合調制方法和閉環控制 方法，節約成本，保證輸出穩壓和功率潮流控制。
[0004] 本發明的目的是這樣實現的：一種三端口直流變換器裝置及其混合調制方法和閉 環控制方法，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P，蓄電池負極接入電極點E，光伏電池正極接入電極點E，光伏電池負極接入 電極點Q，電極點P與電極點E之間串接第一濾波電容Q，電極點E與電極點Q之間串接有 第二濾波電容C2，電極點P和電極點A之間串接第一M0S管Si，電極點A和電極點Q之間串 接第二M0S管S2，電極點P和電極點B之間串接第三M0S管S3，電極點B和電極點Q之間串 接第四M0S管S4，電極點A與電極點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M和電極點C之間串接第五IGBT管S5，電極點 C和電極點N之間串接第六IGBT管S6，電極點M和電極點D之間串接電容C3，電極點D和 電極點N之間串接電容C4 ; 電極點A串聯漏感L后與電極點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C和電極點D上； 所述穩壓電容C5串接在電極點M和電極點N之間； 所述控制電路包括輸出端連接在數字信號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，所述數字信號處理器的信號輸出端連接有第一MOS管驅動電路、第二 MOS管驅動電路、第三MOS管驅動電路、第四MOS管驅動電路、第五IGBT管驅動電路、第六 IGBT管驅動電路； 所述混合調制方法如下：將第一MOS管Si和第二MOS管S2的驅動信號設為互補，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 動信號互補且第三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的驅動信號互補且占空比 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P，蓄電池負極接入電極點E，光伏電池正極接入電極點E，光伏電池負極接入 電極點Q，電極點P與電極點E之間串接第一濾波電容C1，電極點E與電極點Q之間串接有 第二濾波電容C2，電極點P和電極點A之間串接第一MOS管S1，電極點A和電極點Q之間串 接第二MOS管S2，電極點P和電極點B之間串接第三MOS管S3，電極點B和電極點Q之間串 接第四MOS管S4，電極點A與電極點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M和電極點C之間串接第五IGBT管S5，電極點 C和電極點N之間串接第六IGBT管S6，電極點M和電極點D之間串接電容C3，電極點D和 電極點N之間串接電容C4 ; 電極點A串聯漏感L后與電極點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C和電極點D上； 所述穩壓電容C5串接在電極點M和電極點N之間； 所述控制電路包括輸出端連接在數字信號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，所述數字信號處理器的信號輸出端連接有第一MOS管驅動電路、第二 MOS管驅動電路、第三MOS管驅動電路、第四MOS管驅動電路、第五IGBT管驅動電路、第六 IGBT管驅動電路。
2. 根據權利要求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 在數字信號處理器上，電壓信號由分壓電路分壓，再經濾波電容濾波后輸出給數字信號處 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. 根據權利要求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 輸出端連接在數字信號處理器上，電流信號經電流傳感器采樣再經分壓后進行濾波，濾波 后的信號送給數字信號處理器；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. 根據權利要求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M和電極點N上，所述輸出電壓采樣電路的輸出端連接 在數字信號處理器上，電壓信號經采樣電阻轉化為電流，經霍爾電壓變送器變換后將其放 大，經低壓側采樣電阻轉化為相應的電壓，再經低通濾波器輸出給數字信號處理器。
5. 根據權利要求1或2所述的三端口直流變換器裝置，其特征在于，所述數字信號處理 器采用dsPIC33FJ64GS606 芯片。
6. -種三端口直流變換器裝置混合調制方法，其特征在于，將第一MOS管S1和 第二MOS管S2的驅動信號設為互補，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的驅動信號互補且第三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的驅動信號互補且占空比均為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驅動信號的高電平中點與 第五MOS管S5驅動信號的高電平中點之間的移相角，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控制方法，其特征在于，通過調節原邊雙輸入逆變 器的占空比，同時實現輸入光伏的最大功率追蹤與雙輸入逆變的功能；通過對副邊半橋全 控整流器輸出電壓采樣，與輸出電壓目標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/移相角調制器進行調制，調制后得到半橋全控整流器方波調制信號相對于 原邊方波調制信號的移相角，移相角范圍設為-90° ~90°，通過調節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由電壓閉環輸出值限幅進行控制。
【文檔編號】H02M3/335GK104467436SQ201410700892
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年11月28日 優先權日:2014年11月28日
【發明者】蔣偉, 于方艷 申請人:揚州大學