一種空間用雙向直流斬波電路拓撲的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種空間用雙向直流斬波電路拓撲及其控制方法，具體涉及一種空間用雙向直流斬波電路拓撲。
【背景技術】
[0002]為了保證各種衛(wèi)星、空間站、太空探測器等航天器長時間在太空中正常工作，世界上90%以上的航天器采用的是太陽能電池陣-蓄電池組電源系統。而航天器的發(fā)射成本一直處于較高的水平，減小航天器的質量可以很大的程度的減少發(fā)射成本。電源系統的質量占衛(wèi)星總質量很大一部分。因此較小電源系統的質量對減少衛(wèi)星發(fā)射成本起著關鍵作用。
[0003]航天器電源系統是航天器上產生、儲存、變換、調節(jié)和分配電能的航天器分系統。航天器電源系統一般分別三個部分:分流調節(jié)器、放電調節(jié)器和充電調節(jié)器。其中放電調節(jié)器的作用是當航天器在陰影區(qū)時，調節(jié)航天器儲能電池系統的放電和調節(jié)母線電壓，充電調節(jié)器則是當航天器在陽光區(qū)時，完成航天器儲能電池系統的充電。因此不斷的提高衛(wèi)星蓄電池充放電變換器的性能是很有意義的研究。已有文獻及研究表明，雙向變換器較單向變換器在體積、功率密度、重量等方面更有優(yōu)勢，因此雙向直流變換器的研究就變得很有意義。
[0004]衛(wèi)星的發(fā)射成本很高，因此在選擇合適的高功率密度放電拓撲時我們必須考慮這種拓撲是否能夠保證很高的平均無故障時間，有兩條基本的原則可以參照:所有的元器件都必須只有較小的溫升；整個變換器拓撲的電路要盡量簡單。
[0005]目前Weinberg放電拓撲、超級boost、雙向親合boost這三種放電拓撲已經成功的使用在衛(wèi)星上的直流變換器拓撲中。超級boost缺點為系統非線性，傳遞函數為2階；雙向耦合boost對控制電路要求較高，需要隔離驅動；隔離型Weinberg拓撲復雜，非隔離型Weinberg放電拓撲存在關斷損耗，且為單方向能量流動變換器拓撲。

【發(fā)明內容】

[0006]本發(fā)明的目的是克服現有技術的不足，提出一種空間用的雙向直流斬波電路拓撲及其控制方法。本發(fā)明具有拓撲結構簡潔，能量可以雙向流動，控制方式簡單，功率密度高，開關電流小等特點。
[0007]本發(fā)明雙向直流斬波電路拓撲有以下六種結構:
[0008]1、方案一:所述的雙向直流斬波電路拓撲由第一電容、第二電容、第一儲能電感、第二儲能電感、第一變壓器、第二變壓器、第一二極管、第二二極管、第三二極管、第四二極管、第一電子開關、第二電子開關和第三電子開關組成；第一電容的第一引出端子與第一儲能電感的第一引出端子在第一連接點連接，第一儲能電感的第二引出端子、第二儲能電感的第一引出端子、第一變壓器的第一引出端子和第二變壓器的第一引出端子在第二連接點連接，第二儲能電感的第二引出端子、第三二極管的第一引出端子、第三電子開關的第一引出端子、第四二極管的第一引出端子在第三連接點連接，第三二極管的第二引出端子、第三電子開關的第二引出端子、第二二極管的第二引出端子、第一二極管的第二引出端子和第二電容的第一引出端子在第四連接點連接；第一變壓器的第二引出端子、第一二極管的第一引出端子、第一電子開關的第一引出端子在第五連接點連接，第二變壓器的第二引出端子、第二二極管的第一引出端子、第二電子開關的第一引出端子在第六連接點連接，第一電容的第二引出端子、第一電子開關的第二引出端子、第二電子開關的第二引出端子、第四二極管的第二引出端子和第二電容的第二引出端子在第七連接點連接。
[0009]2、方案二:所述的雙向直流斬波電路拓撲由第一電容、第二電容、第一儲能電感、第二儲能電感、第一變壓器、第二變壓器、第一二極管、第二二極管、第三二極管、第四二極管、第一電子開關、第二電子開關和第三電子開關組成；第一電容的第一引出端子與第一儲能電感的第一引出端子在第一連接點連接；第一儲能電感的第二引出端子、第二儲能電感的第一引出端子、第一變壓器的第一引出端子和第二變壓器的第一引出端子在第二連接點連接；第二儲能電感的第二引出端子、第三二極管的第一引出端子、第三電子開關的第一引出端子在第三連接點連接；第三二極管的第二引出端子、第三電子開關的第二引出端子、第二二極管的第二引出端子、第一二極管的第二引出端子和第二電容的第一引出端子在第四連接點連接；第一變壓器的第二引出端子、第一二極管的第一引出端子、第一電子開關的第一引出端子在第五連接點連接，第二變壓器的第二引出端子、第二二極管的第一引出端子、第二電子開關的第一引出端子在第六連接點連接，第一電容的第二引出端子、第一電子開關的第二引出端子、第二電子開關的第二引出端子和第二電容的第二引出端子在第七連接點連接；第四二極管連接在第二連接點和第七連接點之間，第四二極管的負極連接至第二連接點，第四二極管的正極連接至第七連接點。
[0010]3、方案三:所述的雙向直流斬波電路拓撲由第一電容、第二電容、第一儲能電感、第二儲能電感、第一變壓器、第二變壓器、第一二極管、第二二極管、第三二極管、第四二極管、第一電子開關、第二電子開關和第三電子開關組成；第一電容的第一引出端子與第一儲能電感的第一引出端子在第一連接點連接；第一儲能電感的第二引出端子、第二儲能電感的第一引出端子、第一變壓器的第一引出端子和第二變壓器的第一引出端子在第二連接點連接；第二儲能電感的第二引出端子、第三二極管的第一引出端子、第三電子開關的第一引出端子、第四二極管的第一引出端子在第三連接點連接；第三二極管的第二引出端子、第三電子開關的第二引出端子、第二二極管的第二引出端子、第一二極管的第二引出端子和第二電容的第一引出端子在第四連接點連接；第一變壓器的第二引出端子、第一二極管的第一引出端子、第一電子開關的第一引出端子在第五連接點連接，第二變壓器的第二引出端子、第二二極管的第一引出端子、第二電子開關的第一引出端子在第六連接點連接，第一電容的第二引出端子、第一電子開關的第二引出端子、第二電子開關的第二引出端子和第二電容的第二引出端子在第七連接點連接；第四二極管連接在第五連接點和第七連接點之間，第四二極管的負極連接至第五連接點，第四二極管的正極連接至第七連接點。
[0011]4、方案四:所述的雙向直流斬波電路拓撲由第一電容、第二電容、第一儲能電感、第二儲能電感、第一變壓器、第二變壓器、第一二極管、第二二極管、第三二極管、第四二極管、第一電子開關、第二電子開關和第三電子開關組成；第一電容的第一引出端子與第一儲能電感的第一引出端子在第一連接點連接；第一儲能電感的第二引出端子、第二儲能電感的第一引出端子、第一變壓器的第一引出端子和第二變壓器的第一引出端子在第二連接點連接；第二儲能電感的第二引出端子、第三二極管的第一引出端子、第三電子開關的第一引出端子在第三連接點連接；第三二極管的第二引出端子、第三電子開關的第二引出端子、第二二極管的第二引出端子、第一二極管的第二引出端子和第二電容的第一引出端子在第四連接點連接；第一變壓器的第二引出端子、第一二極管的第一引出端子、第一電子開關的第一引出端子在第五連接點連接，第二變壓器的第二引出端子、第二二極管的第一引出端子、第二電子開關的第一引出端子在第六連接點連接，第一電容的第二引出端子、第一電子開關的第二引出端子、第二電子開關的第二引出端子和第二電容的第二引出端子在第七連接點連接；第四二極管連接在第六連接點和第七連接點之間，第四二極管的負極連接至第六連接點，第四二極管的正極連接至第七連接點。
[0012]5、方案五:所述的雙向直流斬波電路拓撲由第一電容、第二電容、第一儲能電感、第二儲能電感、第一變壓器、第二變壓器、第一二極管、第二二極管、第三二極管、第四二極管、第五二極管、第一電子開關、第二電子開關和第三電子開關組成；第一電容的第一引出端子與第一儲能電感的第一引出端子在第一連接點連接；第一儲能電感的第二引出端子、第二儲能電感的第一引出端子、第一變壓器的第一引出端子和第二變壓器的第一引出端子在第二連接點連接；第二儲能電感的第二引出端子、第三二極管的第一引出端子、第三電子開關的第一引出端子在第三連接點連接；第三二極管的第二引出端子、第三電子開關的第二引出端子、第二二極管的第二引出端子、第一二極管的第二引出端子和第二電容的第一引出端子在第四連接點連接；第一變壓器的第二引出端子、第一二極管的第一引出端子、第一電子開關的第一引出端子在第五連接點連接，第二變壓器的第二引出端子、第二二極管的第一引出端子、第二電子開關的第一引出端子在第六連接點連接，第一電容的第二引出端子、第一電子開關的第二引出端子、第二電子開關的第二引出端子和第二電容的第二引出端子在第七連接點連接；第四二極管連接在第五連接點和第七連接點之間，第五二極管連接在第六連接點和第七連接點之間，第四二極管的負極連接至第五連接點，第四二極管的正極連接至第七連接點，第五二極的負極連接至第六連接點，第五二極管的正極連接至第七連接點。
[0013]6、方案六:所述的雙向直流斬波電路拓撲由第一電容、第二電容、第一儲能電感、第二儲能電感、第一變壓器、第二變壓器、第一二極管、第二二極管、第一電子開關、第二電子開關和第三電子開關