本發(fā)明涉及一種一種新能源發(fā)電控制變換電路技術(shù)，具體的說(shuō)涉及一種新能源發(fā)電用高效雙向變換電路及控制方法。

背景技術(shù)：

隨著常規(guī)化石能源的日益短缺和環(huán)境問(wèn)題的突出，新能源作為一種新型可再生清潔能源獲得越來(lái)越重視，并獲得了規(guī)?；膽?yīng)用與推廣。太陽(yáng)能和風(fēng)力發(fā)電作為新能源發(fā)電的重要應(yīng)用形式，近年來(lái)發(fā)展迅速，其技術(shù)也不斷更新進(jìn)步。同時(shí)由于風(fēng)力和太陽(yáng)能發(fā)電受到環(huán)境因素等的影響，其發(fā)電輸出存在一定的波動(dòng)和隨機(jī)性。在實(shí)際的發(fā)電工程應(yīng)用中，常需要通過(guò)控制電路實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)機(jī)和太陽(yáng)能電池組件輸出電能的控制和管理，以便其更好地應(yīng)用到不同的用電系統(tǒng)中。對(duì)于一些直流應(yīng)用場(chǎng)合，往往需要采用儲(chǔ)能裝置對(duì)光伏發(fā)電進(jìn)行存儲(chǔ)和保持穩(wěn)定電壓輸出，在這些應(yīng)用場(chǎng)合一般需要兩個(gè)及以上的變換控制電路來(lái)實(shí)現(xiàn)，對(duì)于一些需要儲(chǔ)能和直流供電的場(chǎng)合，如采用兩個(gè)獨(dú)立的dc/dc控制電路，一方面會(huì)增加系統(tǒng)的成本和整體體積，另一方面也會(huì)降低系統(tǒng)的整體效率，如采用單一的雙向變換電路，則可以在實(shí)現(xiàn)功能的同時(shí)，提高系統(tǒng)的效率、降低成本和提高系統(tǒng)的整體功率密度。雙向cuk電路具有電流連續(xù)、電壓變比寬等優(yōu)點(diǎn)，在一些場(chǎng)合獲得了較好的應(yīng)用。但由于一些光伏發(fā)電系統(tǒng)應(yīng)用要求限制，常規(guī)的基本型雙向cuk無(wú)法很好的滿足其應(yīng)用需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)上述存在的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的目的是：提出了一種新能源發(fā)電用高效雙向變換電路及其控制方法，該控制電路可以根據(jù)新能源發(fā)電系統(tǒng)的應(yīng)用需求，通過(guò)對(duì)電路工作狀態(tài)的改變使其工作在不同的模式，實(shí)現(xiàn)“一路多能”，可以大幅提高系統(tǒng)的性價(jià)比和滿足不同新能源發(fā)電工程應(yīng)用需求。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：一種新能源發(fā)電用高效雙向變換電路，其特征在于：包括全控開關(guān)器件k0、全控開關(guān)器件k1、全控開關(guān)器件k2、轉(zhuǎn)換開關(guān)s0、轉(zhuǎn)換開關(guān)s1、隔離電路、隔離/非隔離選擇開關(guān)s2、電容c0、電容c1、電容c2、電感l(wèi)1、電感l(wèi)2、二極管d0、二極管d1、二極管d2、接口0、接口1、觸點(diǎn)1、觸點(diǎn)2、觸點(diǎn)s2_a、觸點(diǎn)s2_b、觸點(diǎn)a_1和觸點(diǎn)b_1；所述轉(zhuǎn)換開關(guān)s1的公共端與電感l(wèi)1和電容c2端相連接，觸點(diǎn)1端與新能源發(fā)電輸入接口相連接、觸點(diǎn)2與接口1相連接；所述隔離電路包括變壓器ti和電容ci。

優(yōu)選的，所述電感l(wèi)1、全控開關(guān)器件k1、電容c1、二極管d2、電感l(wèi)2、電容c2組成正向cuk變換電路。

優(yōu)選的，所述電感l(wèi)1、二極管d1、電容c1、全控開關(guān)器件k2、電感l(wèi)2、電容c2組成反向cuk變換電路。

優(yōu)選的，所述隔離/非隔離選擇開關(guān)s2分別與觸點(diǎn)s2_a或是s2_b相連接，開關(guān)連接到隔離電路時(shí)，實(shí)現(xiàn)電路的隔離功能；所述電感l(wèi)1、全控開關(guān)器件k1、電容c1、變壓器ti、電容ci、二極管d2、電感l(wèi)2、電容c2組成正向cuk變換電路。

優(yōu)選的，所述隔離/非隔離選擇開關(guān)s2分別與觸點(diǎn)s2_a或是s2_b相連接，開關(guān)連接到隔離電路時(shí)，實(shí)現(xiàn)電路的隔離功能；所述電感l(wèi)1、二極管d1、電容c1、變壓器ti、電容ci、全控開關(guān)器件k2、電感l(wèi)2、電容c2組成反向cuk變換電路。

一種新能源發(fā)電用高效雙向變換電路的控制方法，具體步驟如下：

步驟1：檢測(cè)電路工作模式設(shè)定，根據(jù)不同模式設(shè)定進(jìn)入不同的工作狀態(tài)；

步驟2：進(jìn)入非隔離狀態(tài)，切換隔離/非隔離選擇開關(guān)s2的觸點(diǎn)s2_a和觸點(diǎn)s2_b分別與觸點(diǎn)a_1和觸點(diǎn)b_1連接，接通主電路工作在非隔離狀態(tài)；進(jìn)入隔離狀態(tài)，切換隔離/非隔離選擇開關(guān)s2的觸點(diǎn)s2_a和觸點(diǎn)s2_b分別與觸點(diǎn)a_2和觸點(diǎn)b_2連接，接通主電路工作在非隔離狀態(tài)；

步驟3：進(jìn)入充電模式工作狀態(tài)，則轉(zhuǎn)換開關(guān)s0與新能源發(fā)電輸出端接通，全控開關(guān)器件k1斷開，檢測(cè)新能源發(fā)電狀態(tài)和接口0的工作參數(shù)，參數(shù)正常，則全控開關(guān)器件k2由pwm信號(hào)控制，電路工作在反向cuk變換狀態(tài)；參數(shù)異常則進(jìn)入轉(zhuǎn)到步驟3；

或進(jìn)入正向cuk工作模式，則轉(zhuǎn)換開關(guān)s0與接口1相連接，全控開關(guān)器件k2斷開，檢測(cè)接口0和接口1的工作參數(shù)，參數(shù)正常，則全控開關(guān)器件k1由pwm信號(hào)控制，電路工作在正向cuk變換狀態(tài)；參數(shù)異常則進(jìn)入轉(zhuǎn)到步驟3；

步驟4：系統(tǒng)檢測(cè)設(shè)定待機(jī)狀態(tài)或者檢測(cè)到參數(shù)異常，則切換隔離/非隔離選擇開關(guān)s2與隔離電路相連接，轉(zhuǎn)換開關(guān)s0與接口1相連接，全控開關(guān)器件k1、全控開關(guān)器件k2斷開，電路進(jìn)入待機(jī)/隔離保護(hù)狀態(tài)。

由于上述技術(shù)方案的運(yùn)用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點(diǎn)：

本發(fā)明的一種新能源發(fā)電用高效雙向變換電路及控制方法，通過(guò)單一變換電路實(shí)現(xiàn)多種電能變換和管理功能，可以降低常規(guī)光伏發(fā)電系統(tǒng)的成本，提高系統(tǒng)整體效率，同時(shí)也可以減小系統(tǒng)裝置的整體體積和提升功率密度比。電路可以在多種工作模式間實(shí)現(xiàn)靈活轉(zhuǎn)換，并可以實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵接口間的電氣隔離功能，適合在太陽(yáng)能路燈等多種場(chǎng)合推廣應(yīng)用。

附圖說(shuō)明

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案作進(jìn)一步說(shuō)明：

附圖1為本發(fā)明的一種新能源發(fā)電用高效雙向變換電路及控制方法的電路組成結(jié)構(gòu)框圖；

附圖2為本發(fā)明的一種新能源發(fā)電用高效雙向變換電路及控制方法的工作模式組成圖；

附圖3為本發(fā)明的一種新能源發(fā)電用高效雙向變換電路及控制方法的控制方法流程圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖來(lái)說(shuō)明本發(fā)明。

如附圖1所示為本發(fā)明所述的附圖1為本發(fā)明所述的一種新能源發(fā)電用高效雙向變換電路，包括全控開關(guān)器件k0、全控開關(guān)器件k1、全控開關(guān)器件k2、轉(zhuǎn)換開關(guān)s0、轉(zhuǎn)換開關(guān)s1、隔離電路、隔離/非隔離選擇開關(guān)s2、電容c0、電容c1、電容c2、電感l(wèi)1、電感l(wèi)2、二極管d0、二極管d1、二極管d2、接口0、接口1、觸點(diǎn)1、觸點(diǎn)2、觸點(diǎn)s2_a、觸點(diǎn)s2_b、觸點(diǎn)a_1和觸點(diǎn)b_1；所述轉(zhuǎn)換開關(guān)s1的公共端與電感l(wèi)1和電容c2端相連接，觸點(diǎn)1端與新能源發(fā)電輸入接口相連接、觸點(diǎn)2與接口1相連接；所述隔離電路包括變壓器ti和電容ci。

所述電感l(wèi)1、全控開關(guān)器件k1、電容c1、二極管d2、電感l(wèi)2、電容c2組成正向cuk變換電路；所述電感l(wèi)1、二極管d1、電容c1、全控開關(guān)器件k2、電感l(wèi)2、電容c2組成反向cuk變換電路。

所述隔離/非隔離選擇開關(guān)s2分別與觸點(diǎn)s2_a或是s2_b相連接，開關(guān)連接到隔離電路時(shí)，實(shí)現(xiàn)電路的隔離功能；所述電感l(wèi)1、全控開關(guān)器件k1、電容c1、變壓器ti、電容ci、二極管d2、電感l(wèi)2、電容c2組成正向cuk變換電路；所述電感l(wèi)1、二極管d1、電容c1、變壓器ti、電容ci、全控開關(guān)器件k2、電感l(wèi)2、電容c2組成反向cuk變換電路。

如圖2所示，控制變換電路通過(guò)控制轉(zhuǎn)換可以有多種不同的工作狀態(tài)模式，其主要工作模式包括：

（a）非隔離工作狀態(tài)，切換隔離/非隔離選擇開關(guān)s2的觸點(diǎn)s2_a和觸點(diǎn)s2_b分別與觸點(diǎn)a_1和觸點(diǎn)b_1連接，接通主電路工作在非隔離狀態(tài)；

（1）充電模式：切換轉(zhuǎn)換開關(guān)s0連接到新能源發(fā)電輸入接口，所述電感l(wèi)1、二極管d1、電容c1、全控開關(guān)器件k2、電感l(wèi)2、電容c2組成反向cuk變換電路，新能源發(fā)電輸出的電能經(jīng)由反向cuk變換電路實(shí)現(xiàn)電能變換和供給，反向cuk變換電路可以實(shí)現(xiàn)新能源發(fā)電的最大功率控制等功能；

（2）正向工作模式：切換轉(zhuǎn)換開關(guān)s0連接到接口1，所述電感l(wèi)1、全控開關(guān)器件k1、電容c1、二極管d2、電感l(wèi)2、電容c2組成正向cuk變換電路，可以將與接口0相連接的電能通過(guò)正向cuk變換電路進(jìn)行電能變換，電能由接口0向接口1供電；

（3）隔離保護(hù)/待機(jī)模式：當(dāng)變換電路需要進(jìn)行隔離保護(hù)或者待機(jī)模式時(shí)，切換開關(guān)s1連接到接口1，切換開關(guān)s2連接到隔離電路、控制電路進(jìn)入隔離保護(hù)/待機(jī)模式，實(shí)現(xiàn)新能源發(fā)電輸出與用電設(shè)備間的電氣隔離，提高新能源發(fā)電的用電系統(tǒng)可靠性。

（b）隔離工作狀態(tài)，切換轉(zhuǎn)換開關(guān)s1接通隔離電路非隔離工作狀態(tài)，切換轉(zhuǎn)換開關(guān)s1的觸點(diǎn)s1_a和觸點(diǎn)s1_b分別與觸點(diǎn)a_2和觸點(diǎn)b_2連接，接通主電路工作在隔離狀態(tài)；

（4）充電模式：切換轉(zhuǎn)換開關(guān)s0連接到新能源發(fā)電輸入接口，所述電感l(wèi)1、二極管d1、電容c1、變壓器ti、電容ci、全控開關(guān)器件k2、電感l(wèi)2、電容c2組成反向cuk變換電路，新能源發(fā)電輸出的電能經(jīng)由反向cuk隔離變換電路實(shí)現(xiàn)電能變換和供給，反向cuk隔離變換電路可以實(shí)現(xiàn)新能源發(fā)電的最大功率控制等功能；

（5）正向工作模式：切換轉(zhuǎn)換開關(guān)s0連接到接口1，所述電感l(wèi)1、全控開關(guān)器件k1、電容c1、變壓器ti、電容ci、二極管d2、電感l(wèi)2、電容c2組成正向cuk變換電路，可以將與接口0相連接的電能通過(guò)正向cuk變換電路進(jìn)行電能變換，電能由接口0向接口1供電；

（6）隔離保護(hù)/待機(jī)模式：當(dāng)變換電路需要進(jìn)行隔離保護(hù)或者待機(jī)模式時(shí)，切換轉(zhuǎn)換開關(guān)s0連接到接口1，控制電路進(jìn)入隔離保護(hù)/待機(jī)模式。

光伏發(fā)電控制變換電路通過(guò)控制轉(zhuǎn)換可以有多種不同的工作狀態(tài)模式，其主要工作模式包括：

（1）太陽(yáng)能光伏充電模式：當(dāng)太陽(yáng)能光照條件滿足發(fā)電時(shí)，切換轉(zhuǎn)換開關(guān)s0連接到光伏輸入接口，全控開關(guān)器件k0閉合，所述電感l(wèi)1、二極管d1、電容c1、全控開關(guān)器件k2、電感l(wèi)2、電容c2組成反向cuk變換電路工作，太陽(yáng)能光伏發(fā)出的電能經(jīng)由反向cuk變換電路實(shí)現(xiàn)電能變換和供給，反向cuk變換電路可以實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能光伏發(fā)電的最大功率點(diǎn)跟蹤（mppt）功能，實(shí)現(xiàn)光伏系統(tǒng)的最大效率發(fā)電；

（2）正向工作模式：切換轉(zhuǎn)換開關(guān)s0連接到接口1，全控開關(guān)器件k0閉合，所述電感l(wèi)1、全控開關(guān)器件k1、電容c1、二極管d2、電感l(wèi)2、電容c2組成正向cuk變換電路工作，可以將與接口0相連接的電能通過(guò)正向cuk變換電路進(jìn)行電能變換，電能由接口0向接口1供電；

（3）隔離保護(hù)/待機(jī)模式：當(dāng)變換電路需要進(jìn)行隔離保護(hù)或者待機(jī)模式時(shí)，切換轉(zhuǎn)換開關(guān)s0連接到接口1，全控開關(guān)器件k0斷開，控制電路進(jìn)入隔離保護(hù)/待機(jī)模式，實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能光伏電池與用電設(shè)備間的電氣隔離，提高太陽(yáng)能光伏發(fā)電的用電系統(tǒng)可靠性。

如附圖3所示，一種新能源發(fā)電用高效雙向變換電路的控制方法，具體步驟如下：

步驟1：檢測(cè)電路工作模式設(shè)定，根據(jù)不同模式設(shè)定進(jìn)入不同的工作狀態(tài)；

步驟2：進(jìn)入非隔離狀態(tài)，切換隔離/非隔離選擇開關(guān)s2的觸點(diǎn)s2_a和觸點(diǎn)s2_b分別與觸點(diǎn)a_1和觸點(diǎn)b_1連接，接通主電路工作在非隔離狀態(tài)；進(jìn)入隔離狀態(tài)，切換隔離/非隔離選擇開關(guān)s2的觸點(diǎn)s2_a和觸點(diǎn)s2_b分別與觸點(diǎn)a_2和觸點(diǎn)b_2連接，接通主電路工作在非隔離狀態(tài)；

步驟3：進(jìn)入充電模式工作狀態(tài)，則轉(zhuǎn)換開關(guān)s0與新能源發(fā)電輸出端接通，全控開關(guān)器件k1斷開，檢測(cè)新能源發(fā)電狀態(tài)和接口0的工作參數(shù)，參數(shù)正常，則全控開關(guān)器件k2由pwm信號(hào)控制，電路工作在反向cuk變換狀態(tài)；參數(shù)異常則進(jìn)入轉(zhuǎn)到步驟3；

或進(jìn)入正向cuk工作模式，則轉(zhuǎn)換開關(guān)s0與接口1相連接，全控開關(guān)器件k2斷開，檢測(cè)接口0和接口1的工作參數(shù)，參數(shù)正常，則全控開關(guān)器件k1由pwm信號(hào)控制，電路工作在正向cuk變換狀態(tài)；參數(shù)異常則進(jìn)入轉(zhuǎn)到步驟3；

步驟4：系統(tǒng)檢測(cè)設(shè)定待機(jī)狀態(tài)或者檢測(cè)到參數(shù)異常，則切換隔離/非隔離選擇開關(guān)s2與隔離電路相連接，轉(zhuǎn)換開關(guān)s0與接口1相連接，全控開關(guān)器件k1、全控開關(guān)器件k2斷開，電路進(jìn)入待機(jī)/隔離保護(hù)狀態(tài)。

上述實(shí)施例只為說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思及特點(diǎn)，其目的在于讓熟悉此項(xiàng)技術(shù)的人士能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并加以實(shí)施，并不能以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡根據(jù)本發(fā)明精神實(shí)質(zhì)所作的等效變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。