[发明专利]一种磁集成与零端口电流纹波的三端口变换器

说明书

技术领域

本发明涉及电源变换器，尤其涉及一种三端口变换器。

背景技术

太阳能电池-蓄电池直流电源系统中一般以太阳能作为输入源，蓄电池作为备用电源，共同向负载进行供电，由于需要同时管理输入源、蓄电池和负载三者的功率，一般需要采用两个或多个变换器共同完成系统功率管理的任务，各变换器分散控制，系统体积大、重量大，且存在多级功率变换，系统效率较低。现有技术如附图1所示，通常采用三端口变换器代替多个独立的变换器来实现系统的功率管理，采用分立磁元件实现三端口的能量流动，实现了产品化应用，其特点在于各端口通过变压器绕组相互隔离，其存在的问题及缺陷是：

1)使用独立的磁环电感，包括高边MOS管的变压器耦合驱动，没有采用磁集成技术，磁元件较多；

2)各端口输入输出纹波较大，滤波电容也较多；器件多，体积、重量较大，占用了更多的空间，减小了功率密度；

3)变压器隔离驱动对开关管开关控制的不足。

发明内容

为了解决现有技术中问题，本发明提出了一种磁集成与零端口电流纹波的三端口变换器，能够减少了磁环的数量和驱动耦合变压器的个数，同时，减小了电磁干扰影响，使得三端口流经的电流纹波几乎为零。

本发明通过如下技术方案实现：

一种磁集成与零端口电流纹波的三端口变换器，包括：太阳能电池SA输入端V_sa、母线端V_bus和蓄电池端V_bat，磁集成磁环的superboost电路，双向superbuck电路，电流纹波抵消支路1、支路2和支路3；所述太阳能电池SA通过所述磁集成磁环的superboost电路单向对母线端传递能量，所述磁集成磁环的superboost电路包括SA输入电容C_in、母线滤波电容C_bus、N-MOSFET管Q1、Q2、电感L_N8、L_N4、L_N5；所述蓄电池通过所述双向SuperBuck电路双向对母线端传递能量，所述双向SuperBuck电路包括N-MOS管Q3、Q4、BUCK电路的续流电感L_N1、电感L_N5、L_N9、L_N10蓄电池端滤波电容C_bat；其中，输入电容C_in与太阳能电池恒流源并联；母线滤波电容的C_bus一端连母线输出端，另一端接地；N-MOSFET管Q1的栅极通过驱动电感L_N8连驱动电路1，电感L_N8的同名端连Q1的栅极，Q1的漏极连SA的输入端，Q1的源极连电感L_N5的同名端，L_N5的异名端接地；Q2的源极连SA的输入端，Q2的漏极连电感L_N4的同名端，Q2的栅极连驱动电路2，电感L_N4的异名端连母线输出端；电容C1的一端连L_N4的同名端，另一端连L_N5的同名端；蓄电池端滤波电容C_bat与蓄电池并联，Q3的漏极连Q2的漏极，Q3的源极连Q4的漏极，Q3的栅极连的L_N10的同名端，L_N10的异名端连驱动电路3；Q4的源极连L_N5的同名端，Q4的栅极连驱动电感L_N9的同名端，L_N9的异名端连驱动电路4；Q3的源极连BUCK电路的续流电感L_N1的同名端，L_N1的异名端连蓄电池的输入端；所述电感L_N5、L_N4、L_N8、L_N9绕在磁环1上，所述电感L_N1、L_N10绕在另一个磁环2上；所述电流纹波抵消支路1和支路2用于抵消太阳能输入侧的电流纹波，所述电流纹波抵消支路3用于抵消电池侧的电流纹波，所述电流纹波抵消支路由一个独立电感，一个绕在磁环上的绕组和一个薄膜电容串联而成。