[发明专利]升压式、降压式和升降压式副边调整三端口直流变换器

说明书

技术领域：

本发明涉及副边调整式三端口直流变换器，属电力电子变换器技术领域，特别涉及新能源发电技术领域中的功率变换器技术领域。

背景技术：

随着能源危机和环境污染问题日益严重，太阳能、风能、燃料电池等新能源发电技术成为世界各国关注和研究的热点。新能源发电系统按照是否与公共电网相连，分为并网运行和独立运行两种方式。独立运行的新能源发电系统是新能源发电应用的非常重要的一种方式，可以解决偏远山区、孤岛等无电网地区的供电问题，除此之外，独立新能源发电系统的结构与电动汽车、混合动力汽车的供电系统结构相似，因此对独立新能源发电系统的研究可以进一步推广应用于电动汽车等新技术领域。

新能源发电设备固有的缺陷带来了一些新的难题和挑战，如：燃料电池的响应速度比较缓慢，输出功率不能及时跟踪负载的变化；风能、太阳能发电由于受到风速、风向、日照强度、环境温度等自然条件变化的影响而不能持续、稳定的输出电能，导致系统稳定性问题的增加。因此，独立运行的新能源发电系统必须配备一定容量的储能装置。储能装置起到能量平衡和支撑作用，及时补充系统的短时峰值功率，回收多余功率，保证供电的连续性和可靠性，提高电能的利用率，并且使发电设备在输出功率或负载功率波动较大时，仍能够保持良好的稳定性。

包含储能环节的新能源独立发电系统的典型结构如附图1所示。附图1所示的新能源独立发电系统由单向DC/DC变换器和双向DC/DC变换器构成，单向变换器实现主电源到负载的功率管理，双向变换器与蓄电池相连实现系统的能量管理，当主电源能量充足时，主电源对蓄电池充电，当主电源能量不足时，蓄电池通过双向变换器放电对负载供电。附图1由两个独立变换器构成的系统，其变换器分散控制，体积重量较大；附图1(a)所示系统中，蓄电池为负载供电时需经过两级变换，附图1(b)所示系统中，主电源为蓄电池充电时需经过两级变换，变换级数多，系统效率低。

发明内容

发明目的：

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种仅通过一个变换器即可同时实现输入直流源、蓄电池和负载功率管理与控制的副边调整式三端口直流变换器。

技术方案：

本发明为实现上述发明目的，采用如下三种技术方案：

一种降压式副边调整三端口直流变换器，包括输入直流源V_in、蓄电池V_b、原边电路、副边电路和负载R_o，原边电路包括第一电容C₁、第一开关管S₁、第二开关管S₂及变压器原边绕组N_P，副边电路包括变压器第一副边绕组(N_S1)、变压器第二副边绕组N_S2、第三开关管S₃、第一二极管D₁、第二二极管D₂、第三二极管D₃、滤波电感L_o和滤波电容C_o；原边电路分别与输入直流源V_in及蓄电池V_b相连接，副边电路与负载R_o相连接，其中输入直流源V_in的正极分别与第一电容C₁的一端及第一开关管S₁的漏极相连，输入直流源V_in的负极分别与第一电容C₁的另一端、第二开关管S₂的源极及蓄电池V_b的负极相连，第一开关管S₁的源极分别与第二开关管S₂的漏极及变压器原边绕组N_P的同名端相连，变压器原边绕组N_P的非同名端与蓄电池V_b的正极相连；