專利名稱：一種三端口直流變換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種三端口直流變換器，屬電力電子變換器技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及 新能源發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域中的功率變換器技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著能源危機和環(huán)境污染問題日益嚴(yán)重，太陽能、風(fēng)能、燃料電池等新能源發(fā)電技 術(shù)成為世界各國關(guān)注和研究的熱點。新能源發(fā)電系統(tǒng)按照是否與公共電網(wǎng)相連，分為并網(wǎng) 運行和獨立運行兩種方式。獨立運行的新能源發(fā)電系統(tǒng)是新能源發(fā)電應(yīng)用的非常重要的一 種方式，可以解決偏遠(yuǎn)山區(qū)、孤島等無電網(wǎng)地區(qū)的供電問題，除此之外，獨立新能源發(fā)電系 統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與電動汽車、混合動力汽車的供電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相似，因此對獨立新能源發(fā)電系統(tǒng)的 研究可以進(jìn)一步推廣應(yīng)用于電動汽車等新技術(shù)領(lǐng)域。
新能源發(fā)電設(shè)備固有的缺陷帶來了一些新的難題和挑戰(zhàn)，如燃料電池的響應(yīng)速 度比較緩慢，輸出功率不能及時跟蹤負(fù)載的變化；風(fēng)能、太陽能發(fā)電由于受到風(fēng)速、風(fēng)向、日 照強度、環(huán)境溫度等自然條件變化的影響而不能持續(xù)、穩(wěn)定的輸出電能，導(dǎo)致系統(tǒng)穩(wěn)定性問 題的增加。因此，獨立運行的新能源發(fā)電系統(tǒng)必須配備一定容量的儲能裝置。儲能裝置起 到能量平衡和支撐作用，及時補充系統(tǒng)的短時峰值功率，回收多余功率，保證供電的連續(xù)性 和可靠性，提高電能的利用率，并且使發(fā)電設(shè)備在輸出功率或負(fù)載功率波動較大時，仍能夠 保持良好的穩(wěn)定性。包含儲能環(huán)節(jié)的新能源獨立發(fā)電系統(tǒng)的典型結(jié)構(gòu)如附圖1所示。附圖1所示的新 能源獨立發(fā)電系統(tǒng)由單向DC/DC變換器和雙向DC/DC變換器構(gòu)成，單向變換器實現(xiàn)主電源 到負(fù)載的功率管理，雙向變換器與蓄電池相連實現(xiàn)系統(tǒng)的能量管理，當(dāng)主電源能量充足時， 主電源對蓄電池充電，當(dāng)主電源能量不足時，蓄電池通過雙向變換器放電對負(fù)載供電。附 圖1由兩個獨立變換器構(gòu)成的系統(tǒng)，其變換器分散控制，體積重量較大；附圖1(a)所示系統(tǒng) 中，蓄電池為負(fù)載供電時需經(jīng)過兩級變換，附圖1(b)所示系統(tǒng)中，主電源為蓄電池充電時 需經(jīng)過兩級變換，變換級數(shù)多，系統(tǒng)效率低。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明目的本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種僅通過一個變換器即可同時實現(xiàn)輸入直流 源、蓄電池和負(fù)載功率管理與控制的三端口直流變換器。技術(shù)方案本發(fā)明為實現(xiàn)上述發(fā)明目的采用如下三種技術(shù)方案一種升壓式三端口直流變換器，包括輸入直流源Vin、蓄電池Vb、原邊電路、變壓器、 副邊電路和負(fù)載R。；其中變壓器包括原邊繞組NP、第一副邊繞組Nsi和第二副邊繞組Ns2 ；副 邊電路包括第一二極管D1、第二二極管D2、濾波電感L。及濾波電容C。；原邊電路與輸入直流 源Vin、蓄電池Vb及變壓器原邊繞組Np相連，副邊電路與變壓器第一副邊繞組Nsi、變壓器第二副邊繞組Ns2及負(fù)載R。相連，所述原邊電路包括第一電容C1、第一開關(guān)管S1、第二開關(guān)管 S2、輔助開關(guān)管Sa及輔助二極管Da，其中，輸入直流源Vin的正極性端分別與第一電容C1的 一端、變壓器原邊繞組Np的同名端以及輔助開關(guān)管Sa的源極相連，輸入直流源Vin的負(fù)極性 端分別與第一電容C1的另一端、第一開關(guān)管S1的源極以及蓄電池Vb的負(fù)極性端相連，變壓 器原邊繞組Np的非同名端分別與第一開關(guān)管S1的漏極、第二開關(guān)管S2的源極以及輔助二極 管Da的陽極相連，輔助二極管Da的陰極與輔助開關(guān)管Sa的漏極相連，第二開關(guān)管S2的漏極 與蓄電池Vb的正極性端相連；所述副邊電路中，變壓器第一副邊繞組Nsi的同名端與第一二 極管D1的陽極相連，第一二極管D1的陰極分別與濾波電感L。的一端以及第二二極管D2的 陰極相連，濾波電感L。的另一端分別與濾波電容C。的一端以及負(fù)載R。的一端相連，濾波電 容C。的另一端分別與負(fù)載R。的另一端、變壓器第一副邊繞組Nsi的非同名端以及變壓器第 二副邊繞組Ns2的同名端相連，變壓器第二副邊繞組Ns2的非同名端與第二二極管D2的陽極 相連。一種反極性升降壓式三端口直流變換器，包括輸入直流源Vin、蓄電池vb、原邊電路、變壓器、副邊電路和負(fù)載R。；其中變壓器包括原邊繞組Np、第一副邊繞組Nsi和第二副邊 繞組Ns2 ；副邊電路包括第一二極管D1、第二二極管D2、濾波電感L。及濾波電容C。；原邊電 路與輸入直流源Vin、蓄電池Vb及變壓器原邊繞組Np相連，副邊電路與變壓器第一副邊繞組 Nsi、變壓器第二副邊繞組Ns2及負(fù)載R。相連，所述原邊電路包括第一電容C1、第一開關(guān)管Sp 第二開關(guān)管S2、輔助開關(guān)管Sa及輔助二極管Da，其中輸入直流源Vin的正極性端分別與第一 電容C1的一端及第一開關(guān)管S1的漏極相連，輸入直流源Vin的負(fù)極性端分別與第一電容C1 的另一端、變壓器原邊繞組Np的非同名端、輔助二極管Da的陽極以及蓄電池Vb的正極性端 相連，第一開關(guān)管S1的源極分別與變壓器原邊繞組Np的同名端、輔助開關(guān)管Sa的源極以及 第二開關(guān)管S2的漏極相連，第二開關(guān)管S2的源極與蓄電池Vb的負(fù)極性端相連；所述副邊電 路中，變壓器第一副邊繞組Nsi的同名端與第一二極管0工的陽極相連，第一二極管D1的陰極 分別與濾波電感L。的一端以及第二二極管D2的陰極相連，濾波電感L。的另一端分別與濾 波電容C。的一端以及負(fù)載R。的一端相連，濾波電容C。的另一端分別與負(fù)載R。的另一端、變 壓器第一副邊繞組Nsi的非同名端以及變壓器第二副邊繞組Ns2的同名端相連，變壓器第二 副邊繞組Ns2的非同名端與第二二極管D2的陽極相連。一種同極性升降壓式三端口直流變換器，包括輸入直流源Vin、蓄電池vb、原邊電 路、變壓器、副邊電路和負(fù)載R。；其中變壓器包括原邊繞組Np、第一副邊繞組Nsi和第二副邊 繞組Ns2 ；副邊電路包括第一二極管D1、第二二極管D2、濾波電感L。及濾波電容C。；原邊電 路與輸入直流源Vin、蓄電池Vb及變壓器原邊繞組Np相連，副邊電路與變壓器第一副邊繞組 Nsi、變壓器第二副邊繞組Ns2及負(fù)載R。相連，所述原邊電路包括第一電容C1、第一開關(guān)管Sp 第二開關(guān)管S2、第三開關(guān)管S3及第四開關(guān)管S4，其中，輸入直流源Vin的正極性端分別與第 一電容C1的一端以及第一開關(guān)管S1的漏極相連，輸入直流源Vin的負(fù)極性端分別與第一電 容C1的另一端、第二開關(guān)管S2的源極、第三開關(guān)管S3的源極以及蓄電池Vb的負(fù)極性端相 連，變壓器原邊繞組Np的同名端分別與第一開關(guān)管S1的源極以及第二開關(guān)管S2的漏極相 連，變壓器原邊繞組Np的非同名端分別與第三開關(guān)管S3的漏極以及第四開關(guān)管S4的源極 相連，第四開關(guān)管S4的漏極與蓄電池Vb的正極性端相連；所述副邊電路中，變壓器第一副 邊繞組Nsi的同名端與第一二極管D1的陽極相連，第一二極管D1的陰極分別與濾波電感L。的一端以及第二二極管D2的陰極相連，濾波電感L。的另一端分別與濾波電容C。的一端以 及負(fù)載R。的一端相連，濾波電容C。的另一端分別與負(fù)載R。的另一端、變壓器第一副邊繞組 Nsi的非同名端以及變壓器第二副邊繞組Ns2的同名端相連，變壓器第二副邊繞組Ns2的非同 名端與第二二極管D2的陽極相連。有益效果本發(fā)明通過一個變換器實現(xiàn)了主電源、蓄電池和負(fù)載的功率管理與控制，實現(xiàn)了 多個單輸入單輸出變換器的功能，相對于采用多個變換器構(gòu)成的系統(tǒng)，具有如下突出優(yōu)點。(1)減少了器件和相關(guān)的控制電路，減小了功率損耗，提高了變換效率；(2)減小了系統(tǒng)體積，實現(xiàn)高的功率密度；(3)整個變換器成為一個整體，可以采用集中控制，實現(xiàn)更加有效的管理；(4)可以采用更加緊湊的布局，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性；(5)減低了系統(tǒng)的成本。


附圖1為包含儲能環(huán)節(jié)的獨立新能源發(fā)電系統(tǒng)的典型結(jié)構(gòu)圖；附圖2為本發(fā)明三端口直流變換器的電路結(jié)構(gòu)圖；附圖3為本發(fā)明升壓式三端口直流變換器的電路圖；附圖4為本發(fā)明反極性升降壓式三端口直流變換器的電路圖；附圖5為本發(fā)明同極性升降壓式三端口直流變換器的電路圖；附圖6 附圖8為本發(fā)明升壓式三端口直流變換器工作在蓄電池充電模式時模態(tài) 1 模態(tài)3的等效電路；附圖9為本發(fā)明升壓式三端口直流變換器工作在蓄電池充電模式時主要工作波 形圖；附圖10為本發(fā)明升壓式三端口直流變換器工作在蓄電池放電模式時的等效電路 圖。圖中符號說明10_原邊電路；20-變壓器；30-副邊電路；Vin-輸入直流源；Vb_蓄 電池；R。_負(fù)載；Np-變壓器原邊繞組；NS1、Ns2-變壓器第一、第二副邊繞組；Sp S2, S3、S4-第一、第二、第三及第四開關(guān)管；Sa_輔助開關(guān)管； Da-輔助二極管；Dp D2-第一、第二二極管-第一電容；C。-濾波電容；L。-濾波電感；Vesi、 Ves2^esa分別為第一、第二開關(guān)管及輔助開關(guān)管的驅(qū)動電壓；vDS1、vDS2分別為第一、第二開關(guān) 管漏極與源極之間的電壓；iP_變壓器原邊繞組電流，電流方向如附圖6 附圖8中箭頭所 示；^T濾波電感電流，電流方向如附圖6 附圖8中箭頭所示。
具體實施例方式為了敘述方便，以下結(jié)合附圖2 附圖5說明本發(fā)明的技術(shù)方案。本技術(shù)方案的基本思想是將隔離變換器與非隔離雙向變換器兩者集成到一起，實 現(xiàn)三個端口的連接，同時在變壓器的原邊繞組增加一條自由續(xù)流通路，進(jìn)而引入一個自由 模態(tài)，從而同時實現(xiàn)蓄電池和負(fù)載電壓的控制。
三端口直流變換器其電路結(jié)構(gòu)如附圖2所示，電路由輸入直流源Vin、蓄電池Vb、原邊電路10、變壓器20、副邊電路30和負(fù)載R。構(gòu)成，其中，變壓器20由原邊繞組Np、第一副 邊繞組Nsi和第二副邊繞組Ns2構(gòu)成，副邊電路30由第一二極管D1、第二二極管D2、濾波電感 L0及濾波電容C。構(gòu)成，原邊電路10與輸入直流源Vin、蓄電池Vb及變壓器原邊繞組Np相連， 副邊電路30與變壓器第一副邊繞組Nsi、變壓器第二副邊繞組Ns2及負(fù)載R。相連，所述三端 口直流變換器包括升壓式、反極性升降壓式及同極性升降壓式三種，三種三端口直流變換 器的原邊電路10的連接關(guān)系各不相同，副邊電路30的連接關(guān)系相同。如附圖3所示，升壓式三端口變換器原邊電路10包括第一電容C1、第一開關(guān)管S1、 第二開關(guān)管S2、輔助開關(guān)管Sa及輔助二極管Da，原邊電路10與變壓器原邊繞組Np、輸入直 流源Vin及蓄電池Vb的相互連接關(guān)系為輸入直流源Vin的正極性端與第一電容C1的一端、 變壓器原邊繞組Np的同名端以及輔助開關(guān)管Sa的源極相連，輸入直流源Vin的負(fù)極性端與 第一電容(^的另一端、第一開關(guān)管S1的源極以及蓄電池Vb的負(fù)極性端相連，變壓器原邊繞 組Np的非同名端與第一開關(guān)管S1的漏極、第二開關(guān)管S2的源極以及輔助二極管Da的陽極 相連，輔助二極管Da的陰極與輔助開關(guān)管Sa的漏極相連，第二開關(guān)管S2的漏極與蓄電池Vb 的正極性端相連。如附圖4所示，反極性升降壓式三端口變換器的原邊電路10包括第一電容C1、第 一開關(guān)管S1、第二開關(guān)管S2、輔助開關(guān)管Sa及輔助二極管Da，原邊電路10與變壓器原邊繞 組NP、輸入直流源Vin及蓄電池Vb的相互連接關(guān)系為輸入直流源Vin的正極性端與第一電 容(^的一端及第一開關(guān)管S1的漏極相連，輸入直流源Vin的負(fù)極性端與第一電容(^的另一 端、變壓器原邊繞組Np的非同名端、輔助二極管Da的陽極以及蓄電池Vb的正極性端相連， 第一開關(guān)管S1的源極與變壓器原邊繞組Np的同名端、輔助開關(guān)管Sa的源極以及第二開關(guān) 管S2的漏極相連，第二開關(guān)管S2的源極與蓄電池Vb的負(fù)極性端相連。如附圖5所示，同極性升降壓變換器原邊電路10包括第一電容C1、第一開關(guān)管Sp 第二開關(guān)管S2、第三開關(guān)管S3及第四開關(guān)管S4,原邊電路10與變壓器原邊繞組Np、輸入直 流源Vin及蓄電池Vb的相互連接關(guān)系為輸入直流源Vin的正極性端與第一電容C1的一端 以及第一開關(guān)管S1的漏極相連，輸入直流源Vin的負(fù)極性端與第一電容C1的另一端、第二開 關(guān)管S2的源極、第三開關(guān)管S3的源極以及蓄電池Vb的負(fù)極性端相連，變壓器原邊繞組Np的 同名端與第一開關(guān)管S1的源極以及第二開關(guān)管S2的漏極相連，變壓器原邊繞組Np的非同 名端與第三開關(guān)管S3的漏極以及第四開關(guān)管S4的源極相連，第四開關(guān)管S4的漏極與蓄電 池Vb的正極性端相連。如附圖3 附圖5所示，三端口變換器副邊電路30與變壓器第一副邊繞組Nsi及 第二副邊繞組Ns2的相互連接關(guān)系為變壓器第一副邊繞組Nsi的同名端與第一二極管0工的 陽極相連，第一二極管D1的陰極與濾波電感L。的一端及第二二極管D2的陰極相連，濾波電 感L。的另一端與濾波電容C。的一端及負(fù)載R。的一端相連，濾波電容C。的另一端與負(fù)載R。 的另一端、變壓器第一副邊繞組Nsi的非同名端及變壓器第二副邊繞組Ns2的同名端相連，變 壓器第二副邊繞組Ns2的非同名端與第二二極管D2的陽極相連。附圖3所示的升壓式三端口直流變換器適用于蓄電池Vb電壓比直流輸入源Vin的 電壓高的應(yīng)用場合；附圖4所示的反極性升降壓式三端口直流變換器及附圖5所示的同極 性升降壓式三端口直流變換器適用于蓄電池Vb的電壓可以大于輸入直流源Vin的電壓也可以小于或者等于輸入直流源Vin的電壓的應(yīng)用場合，其中，附圖4所示的反極性升降壓式三 端口直流變換器適用于蓄電池Vin與輸入直流源Vin不共地的應(yīng)用場合，附圖5所示的同極 性三端口直流變換器適用于蓄電池Vb與輸入直流源Vin共地的應(yīng)用場合。本發(fā)明三端口直流變換器中的變壓器原邊繞組Np對于蓄電池的充電過程來說，相 當(dāng)于電感，即本發(fā)明三端口直流變換器中的變壓器20同時用作電感和變壓器，在實際設(shè)計 時需具體結(jié)合蓄電池\和負(fù)載R。的電壓及功率大小要求進(jìn)行設(shè)計。附圖5所示的同極性升降壓式三端口直流變換器原邊電路10中沒有輔助開關(guān)管 Sa和輔助二極管Da，這是由于第二開關(guān)管S2和第三開關(guān)管&可以實現(xiàn)其他兩種三端口直流 變換器原邊電路10中輔助開關(guān)管Sa和輔助二極管Da的功能，即提供變壓器原邊繞組Np電 流的自由續(xù)流通路。 以附圖3所示的升壓式三端口直流變換器為例，說明其具體工作原理，假設(shè)變壓 器原副邊繞組的匝比滿足如下關(guān)系NP Nsi Ns2 = 1 η η，η大于0，同時假設(shè)濾波電 容C。足夠大，輸出電壓為平滑的直流。變換器工作在蓄電池充電模式時，第一開關(guān)管S1、第二開關(guān)管S2及輔助開關(guān)管在 Sa—個開關(guān)周期內(nèi)輪流導(dǎo)通，假設(shè)第一開關(guān)管S1、第二開關(guān)管S2的占空比分別為Clpd2，輔助 開關(guān)管Sa的占空比為da，則有噸+屯+九=1，變換器在一個開關(guān)周期內(nèi)共有三種開關(guān)模態(tài)模態(tài)1 第一開關(guān)管S1導(dǎo)通，第二開關(guān)管S2及輔助開關(guān)管Sa、輔助二極管Da都關(guān) 斷，變壓器原邊繞組Np電流iP正向增大，副邊電路30第一二極管D1導(dǎo)通，第二二極管D2關(guān) 斷，濾波電感L。電流、線性增加，該模態(tài)的等效電路如圖6所示；模態(tài)2 第二開關(guān)管S2導(dǎo)通，第一開關(guān)管S1及輔助開關(guān)管Sa、輔助二極管Da都關(guān) 斷，變壓器原邊繞組Np電流iP負(fù)向增大，副邊電路30第一二極管D1關(guān)斷，第二二極管D2導(dǎo) 通，濾波電感L。電流、線性增加，該模態(tài)的等效電路如圖7所示；模態(tài)3 第一開關(guān)管S1、第二開關(guān)管S2關(guān)斷，輔助開關(guān)管Sa及輔助二極管Da開通， 變壓器原邊繞組Np電流iP通過輔助開關(guān)管Sa及輔助二極管Da續(xù)流，副邊電路30第一二極 管D1關(guān)斷，第二二極管D2導(dǎo)通，濾波電感L。電流、線性減小，該模態(tài)的等效電路如圖8所
7J\ ο變換器在蓄電池充電模式下的主要工作波形如圖9所示。根據(jù)變壓器在一個開關(guān)周期內(nèi)的伏秒平衡關(guān)系可知=VinCl1 = (Vb-VJd2,因此
v. d
K =〒+ &，即蓄電池的電壓由第一開關(guān)管及第二開關(guān)管的占空比比值大小決定。 a2根據(jù)濾波電感的伏秒平衡關(guān)系可知=NtVinCl1+ (Vb-Vin) d2] = V。da，由此可得 K =2，，即輸出電壓的大小由開關(guān)管S1及輔助開關(guān)管Sa的占空比比值決定。根據(jù)上述分析可知，該變換器同時實現(xiàn)了輸出電壓和蓄電池電壓的控制，即實現(xiàn) 了輸入直流源、蓄電池和負(fù)載之間的功率管理。當(dāng)輸入直流源不能輸出功率時，變換器工作在蓄電池放電模式時，輔助開關(guān)管Sa 及輔助二極管Da —直關(guān)斷，第一開關(guān)管S1、第二開關(guān)管S2交替導(dǎo)通，此時Boost三端口直流 變換器等效于普通半橋變換器，該模式下變換器的等效電路如圖10所示。在蓄電池放電模 式下，第一開關(guān)管S1、第二開關(guān)管S2的控制策略可以采用對稱半橋的控制策略也可以采用不對稱半橋的控制策略。
權(quán)利要求
一種升壓式三端口直流變換器，包括輸入直流源(Vin)、蓄電池(Vb)、原邊電路(10)、變壓器(20)、副邊電路(30)和負(fù)載(Ro)；其中變壓器(20)包括原邊繞組(NP)、第一副邊繞組(NS1)和第二副邊繞組(NS2)；副邊電路(30)包括第一二極管(D1)、第二二極管(D2)、濾波電感(Lo)及濾波電容(Co)；原邊電路(10)與輸入直流源(Vin)、蓄電池(Vb)及變壓器原邊繞組(NP)相連，副邊電路(30)與變壓器第一副邊繞組(NS1)、變壓器第二副邊繞組(NS2)及負(fù)載(Ro)相連，其特征在于所述原邊電路(10)包括第一電容(C1)、第一開關(guān)管(S1)、第二開關(guān)管(S2)、輔助開關(guān)管(Sa)及輔助二極管(Da)，其中，輸入直流源(Vin)的正極性端分別與第一電容(C1)的一端、變壓器原邊繞組(NP)的同名端以及輔助開關(guān)管(Sa)的源極相連，輸入直流源(Vin)的負(fù)極性端分別與第一電容(C1)的另一端、第一開關(guān)管(S1)的源極以及蓄電池(Vb)的負(fù)極性端相連，變壓器原邊繞組(NP)的非同名端分別與第一開關(guān)管(S1)的漏極、第二開關(guān)管(S2)的源極以及輔助二極管(Da)的陽極相連，輔助二極管(Da)的陰極與輔助開關(guān)管(Sa)的漏極相連，第二開關(guān)管(S2)的漏極與蓄電池(Vb)的正極性端相連；所述副邊電路(30)中，變壓器第一副邊繞組(NS1)的同名端與第一二極管(D1)的陽極相連，第一二極管(D1)的陰極分別與濾波電感(Lo)的一端以及第二二極管(D2)的陰極相連，濾波電感(Lo)的另一端分別與濾波電容(Co)的一端以及負(fù)載(Ro)的一端相連，濾波電容(Co)的另一端分別與負(fù)載(Ro)的另一端、變壓器第一副邊繞組(NS1)的非同名端以及變壓器第二副邊繞組(NS2)的同名端相連，變壓器第二副邊繞組(NS2)的非同名端與第二二極管(D2)的陽極相連。
2.一種反極性升降壓式三端口直流變換器，包括輸入直流源(Vin)、蓄電池(Vb)、原邊 電路(10)、變壓器(20)、副邊電路(30)和負(fù)載(R。)；其中變壓器(20)包括原邊繞組(NP)、 第一副邊繞組(NS1)和第二副邊繞組(NS2)；副邊電路(30)包括第一二極管犰)、第二二極 管(D2)、濾波電感(L。)及濾波電容(C。)；原邊電路(10)與輸入直流源(Vin)、蓄電池(Vb)及 變壓器原邊繞組(NP)相連，副邊電路(30)與變壓器第一副邊繞組(NS1)、變壓器第二副邊繞 組(NS2)及負(fù)載(R。)相連，其特征在于所述原邊電路(10)包括第一電容(Q)、第一開關(guān)管(SD、第二開關(guān)管(S2)、輔助開關(guān)管 (Sa)及輔助二極管(Da)，其中輸入直流源(Vin)的正極性端分別與第一電容(Q)的一端及 第一開關(guān)管(SD的漏極相連，輸入直流源(Vin)的負(fù)極性端分別與第一電容(q)的另一端、 變壓器原邊繞組(NP)的非同名端、輔助二極管(Da)的陽極以及蓄電池(Vb)的正極性端相 連，第一開關(guān)管(SD的源極分別與變壓器原邊繞組(NP)的同名端、輔助開關(guān)管(Sa)的源極 以及第二開關(guān)管(S2)的漏極相連，第二開關(guān)管(S2)的源極與蓄電池(Vb)的負(fù)極性端相連；所述副邊電路(30)中，變壓器第一副邊繞組(NS1)的同名端與第一二極管(DD的陽極 相連，第一二極管(DD的陰極分別與濾波電感(L。)的一端以及第二二極管(D2)的陰極相 連，濾波電感(L。)的另一端分別與濾波電容(C。)的一端以及負(fù)載(R。)的一端相連，濾波電 容(C。)的另一端分別與負(fù)載(R。)的另一端、變壓器第一副邊繞組(NS1)的非同名端以及變 壓器第二副邊繞組(NS2)的同名端相連，變壓器第二副邊繞組(NS2)的非同名端與第二二極 管(D2)的陽極相連。
3.一種同極性升降壓式三端口直流變換器，包括輸入直流源(Vin)、蓄電池(Vb)、原邊 電路(10)、變壓器(20)、副邊電路(30)和負(fù)載(R。)；其中變壓器(20)包括原邊繞組(NP)、第一副邊繞組(NS1)和第二副邊繞組(NS2)；副邊電路(30)包括第一二極管①》、第二二極 管(D2)、濾波電感(L。)及濾波電容(C。)；原邊電路(10)與輸入直流源(Vin)、蓄電池(Vb)及 變壓器原邊繞組(NP)相連，副邊電路(30)與變壓器第一副邊繞組(NS1)、變壓器第二副邊繞 組(NS2)及負(fù)載(R。)相連，其特征在于所述原邊電路(10)包括第一電容(Q)、第一開關(guān)管(SD、第二開關(guān)管(S2)、第三開關(guān)管 (S3)及第四開關(guān)管(S4)，其中，輸入直流源(Vin)的正極性端分別與第一電容(Q)的一端以 及第一開關(guān)管(SD的漏極相連，輸入直流源(Vin)的負(fù)極性端分別與第一電容(q)的另一 端、第二開關(guān)管(S2)的源極、第三開關(guān)管(S3)的源極以及蓄電池(Vb)的負(fù)極性端相連，變 壓器原邊繞組(NP)的同名端分別與第一開關(guān)管(SD的源極以及第二開關(guān)管(S2)的漏極相 連，變壓器原邊繞組(NP)的非同名端分別與第三開關(guān)管(S3)的漏極以及第四開關(guān)管(S4)的 源極相連，第四開關(guān)管(S4)的漏極與蓄電池(Vb)的正極性端相連；所述副邊電路(30)中，變壓器第一副邊繞組(NS1)的同名端與第一二極管(DD的陽極 相連，第一二極管(DD的陰極分別與濾波電感(L。)的一端以及第二二極管(D2)的陰極相 連，濾波電感(L。)的另一端分別與濾波電容(C。)的一端以及負(fù)載(R。)的一端相連，濾波電 容(C。)的另一端分別與負(fù)載(R。)的另一端、變壓器第一副邊繞組(NS1)的非同名端以及變 壓器第二副邊繞組(NS2)的同名端相連，變壓器第二副邊繞組(NS2)的非同名端與第二二極 管(D2)的陽極相連。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種三端口直流變換器，屬電力電子變換器技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明所述三端口直流變換器由輸入直流源、蓄電池、原邊電路、副邊電路和變壓器構(gòu)成，原邊電路與輸入直流源和蓄電池同時相連，副邊電路與負(fù)載相連，原副邊通過變壓器電氣隔離。其特點是通過一個變換器實現(xiàn)了主電源、蓄電池和負(fù)載的功率管理與控制，實現(xiàn)了多個單輸入單輸出變換器的功能，相對于采用多個單輸入單輸出變換器的方式，具有以下優(yōu)點減少開關(guān)器件的數(shù)量和相關(guān)的控制電路，提高變換效率，簡化控制電路，達(dá)到高可靠性；采用更加緊湊的布局和統(tǒng)一、有效的管理，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性；降低系統(tǒng)的成本、減小體積、提高功率密度。
文檔編號H02M3/335GK101860218SQ201010155239
公開日2010年10月13日 申請日期2010年4月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月26日
發(fā)明者吳紅飛, 邢巖 申請人:南京航空航天大學(xué)