[发明专利]一种能量高效传输的三端口DC-DC变换器及其控制方法

权利要求书

1.一种能量高效传输的三端口DC-DC变换器，电路拓扑结构为复用原边桥边开关管的移相全桥变换器，包括高频变压器HFT，开关管S₁-S₄构成的移相全桥变换器的原边全桥变换器，二极管D₁-D₄构成的不控整流桥以及滤波电感L_o滤波电容C_o；其特征在于：光伏太阳能电池串与移相全桥变换器的输出相串联接入直流母线，移相全桥变换器的输入与直流母线直接相连，储能蓄电池通过复用移相全桥变换器的原边开关管构成双Buck-Boost变换器与直流母线相连。

2.根据权利要求1所述一种能量高效传输的三端口DC-DC变换器，其特征在于：所述原边桥臂开关管S1和S3、S2和S4均为互补导通，占空比可调，开关管S1和S2占空比相同，S3和S4的占空比相同，原边全桥变换器桥臂LegA和LegB之间的相位角为φ。

3.根据权利要求2所述一种能量高效传输的三端口DC-DC变换器，其特征在于：所述储能蓄电池通过两个大小相同的电感L_bat1、L_bat2分别连接到移相全桥变换器的原边桥臂的两个中点A、B。

4.根据权利要求3所述一种能量高效传输的三端口DC-DC变换器，其特征在于：所述移相全桥变换器的输出电压U_o、直流母线电压U_bus、以及光伏电池串的两端电压U_pv之间满足U_pv＝U_bus-U_o，而移相全桥变换器的输出电压U_o与输入电压U_bus之间满足U_o＝αU_bus，即U_pv＝U_bus-αU_bus。

5.一种权利要求1所述的能量高效传输的三端口DC-DC变换器的控制方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

步骤1、在系统上电初始阶段，将系统初始化，将程序中的光伏电池MPPT控制器和直流母线电压控制器输出均设置为0；

步骤2、采集电压传感器VSA得到直流母线电压值u_bus，将采集到的电压与设置的电压值u^*_bus进行比较，将它们的偏差信号Δu_bus输入至控制器G_bus并对控制器的输出进行限幅，其输出作为原边桥臂开关管的占空比控制信号d_bus；

步骤3、采集电压传感器VSB得到光伏串电压值u_pv，采集电流传感器CSA得到光伏输出电流值i_pv，根据采集到的光伏电池输出电压和输出电流，利用MPPT算法获取太阳能电池板端电压的给定值u^*_pv；

步骤4、将采集到的光伏电池输出电压u_pv与通过MPPT算法得出的给定电压值u^*_pv作差，偏差Δu_pv被送入控制器G_pv，其输出经过运算后作为移相全桥变换器原边桥臂间移相角控制信号φ_mppt；

步骤5、将d_bus作为调制信号用于PWM调制，采用幅值为V_M的三角波作为桥臂LegA载波信号，产生占空比为d₁的脉冲序列，该脉冲序列用于驱动移相全桥变换器原边桥臂LegA的下开关管S₃，桥臂上开关管S₁与其桥臂下开关管S₃互补导通，占空比为(1-d₁)；

步骤6、将桥臂LegA载波信号滞后角度φ_mppt，将d_bus作为调制信号，采用幅值为V_M的三角波作为载波，产生占空比为d₁的脉冲序列，该脉冲序列用于驱动移相全桥变换器原边桥臂LegB的下开关管S₄，桥臂上开关管S₂与其桥臂下开关管S₄互补导通，占空比为(1-d₁)；

步骤7、在没有得到停机指令的情况下重复执行步骤2至步骤6，接到停机指令时退出运行状态。