[发明专利]自举式双输入直流变换器

说明书

技术领域

本发明涉及电力电子变换技术领域，尤其涉及一种自举式双输入直流变换器。

背景技术

一次能源转化来的电能往往不能被设备直接利用，通常要经过一级电力电子变换，因此电力电子变换器在整个能量转化过程中起到了举足轻重的作用。电力电子变换器是由电力电子器件及其驱动电路、导电母线、监测仪表和控制电路等组成的可以完成电能变换的系统总称，即在一定的拓扑结构基础上，采用合适的控制与调制策略对电力电子器件进行通断控制，使输出的电能满足负载要求。

随着电力需求量逐渐增大，化石能源的大规模开采和利用已经使得世界能源形势日趋紧张，同时石化燃料燃烧产生的大量废气造成了严重的环境污染。由于新能源具有清洁无污染、资源永续利用的特点，因此利用新能源发电是解决能源开发与环境保护之间矛盾的一个重要途径。目前应用较多的新能源发电形式有风力发电、光伏发电、燃料电池发电、地热发电和生物质发电等，但由于这些能源受环境影响和地域限制较大，其电力供应不稳定、不连续，所以通常将具有互补性的多种新能源结合起来，并配有储能装置组成新能源联合供电系统。

传统的联合供电系统中每种能源通过一个单输入DC-DC变换器与电网相连，如图1所示。从结构上讲，这样的系统需要的变换器数量较多，增加了系统的投入与维护费用。另外从控制角度上来讲，各变换器在独立控制的同时也要保证与其它端口之间协调工作，因此在实际运行时必须建立各端口间的通信网络，这会增加系统的复杂性。

为了实现集中控制管理，基于多输入变换器的新能源供电系统得到越来越多的关注。该系统中的多输入变换器将几个单输入变换器进行融合，使具有相同功能的元器件共享，从一定程度上提高了系统的功率密度，降低了系统成本，其电路结构如图2所示。多输入变换器允许多种能源输入，输入源的性质、幅值和特性可以相同，也可以不同；多个输入源可以分时或同时向负载供电。

多输入变换器从拓扑上可以分为隔离型和非隔离型两类。采用变压器磁耦合方式进行能量传递的拓扑称之为隔离型多输入变换器。此类变换器不仅提供了各个端口间的电气隔离，而且合理的变压器绕组变比和控制策略很容易将不同性质、不同等级的输入源结合在一起，并使输入输出端口自由进行能量传递。然而缺点是变压器的引入增大了系统的体积和重量，绕组和磁芯的损耗会随着系统功率增大而增大。

从负载电气特性角度出发，对于不需要输入输出隔离的场合，应用非隔离多输入变换器更加合适。但当前对非隔离多输入变换器的研究仅限于输入源和负载间可相互传递能量，而输入源之间不能直接传递能量。另外一旦某个输入源退出工作，要么就使别的输入源负荷加大，要么就使负载上的电压电流不能满足安全运行要求，造成系统停机，严重时还会损坏设备。故此类拓扑的稳定性和灵活性不强，对新能源的利用率不是很高，应用范围有较大局限性，因此寻求一种能量可多向流动的拓扑具有重要意义。

发明内容

本发明克服了现有技术中的不足，提供一种自举式双输入直流变换器。

为了解决上述存在的技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：