CN110138217B - 一种三端口dc-dc变换器及其控制方法 - Google Patents

一种三端口dc-dc变换器及其控制方法 Download PDF

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Abstract

本申请适用于电力电子能量转换技术领域，提供了一种三端口DC‑DC变换器及其控制方法，其中，上述变换器包括升降压电路和升压电路。升降压电路的输入端用于接入光伏电池，升降压电路的第一输出端用于接入蓄电池，升降压电路的第二输出端用于，输出光伏输出功率；升压电路的第一输入端用于接收升降压电路的第二输出端输出的光伏输出功率，升压电路的第二输入端用于接收蓄电池的电池输出功率，升压电路的输出端用于接入直流负载。本申请提供的三端口DC‑DC变换器，电路结构较为简洁，调控相对简单，有利于实现小型化设计，并且电能传输的可靠性较强，解决了目前光伏发电系统中存在的能量流转装置体积重量大、可靠性差、调控复杂的问题。

Description

一种三端口DC-DC变换器及其控制方法
技术领域
本申请属于电力电子能量转换技术领域，尤其涉及一种三端口DC-DC变换器及其控制方法。
背景技术
随着化石能源的日益短缺和环境污染问题日益严重，新能源越来越受到青睐，已成为当前研究的热点。新能源发电具有间歇性和随机性，即输出功率不稳定，从而难以大规模开发利用。因此，配备储能设备用以调节可再生能源供电系统的功率，实现连续稳定供电是解决当前问题的一种重要途径。
太阳能作为一种绿色可再生资源，光伏发电是其主要的应用形式，光伏发电、蓄电池、直流负载等光储供电系统的形成，可提高光伏发电的规模、应用效率和供电稳定性。为了实现能量在光伏电池、蓄电池和直流负载间流动，传统的可再生能源供电系统需要配置至少一个单向DC-DC变换器和至少一个双向DC-DC变换器来实现输入源、蓄电池和负载端的连接，但是这种连接方式存在体积重量大，可靠性差，调控复杂等问题。
发明内容
有鉴于此，本申请实施例提供了一种三端口DC-DC变换器及其控制方法，以解决目前光伏发电系统中存在的能量流转装置体积重量大、可靠性差、调控复杂的问题。
根据第一方面，本申请实施例提供了一种三端口DC-DC变换器，包括：升降压电路，所述升降压电路的输入端用于接入光伏电池并接收所述光伏电池的光伏输出功率；所述升降压电路的第一输出端用于接入蓄电池，并以全部或部分所述光伏输出功率向所述蓄电池充电；当所述升降压电路的第一输出端以部分所述光伏输出功率向所述蓄电池充电时，所述升降压电路的第二输出端用于以剩余的所述光伏输出功率输出电能；升压电路，所述升压电路的第一输入端用于接收所述升降压电路的第二输出端输出的光伏输出功率；所述升压电路的第二输入端用于接收所述蓄电池的电池输出功率；所述升压电路的输出端用于接入直流负载并向所述直流负载输出直流电压；所述直流电压为与所述升降压电路的第二输出端输出的光伏输出功率和/或所述蓄电池的电池输出功率，相对应的直流电压。
结合第一方面，在本申请的一些实施例中，所述升降压电路包括：二极管D1、二极管D2、场效应管S1、场效应管S2、电容C1、电感L2和电感L3；所述二极管D1的正极为所述升降压电路的输入端，所述二极管D1的正极与所述光伏电池的正极连接，用于接收所述光伏电池的光伏输出功率；所述二极管D1的负极为所述升降压电路的第二输出端，所述二极管D1的负极还与所述场效应管S1的漏极连接，所述场效应管S1的源极与所述电感L2的第一端连接，所述电感L2的第二端与所述场效应管S2的漏极连接，所述场效应管S2的源极与所述光伏电池的负极连接；所述场效应管S2的漏极还与所述电容C1的第一端连接，所述电容C1的第二端与所述二极管D2的正极连接，所述二极管D2的负极为所述升降压电路的第一输出端，所述二极管D2的负极与所述蓄电池的正极连接，所述蓄电池的负极与所述光伏电池的负极连接；所述电感L3的第一端与所述二极管D2的正极连接，所述电感L3的第二端与所述光伏电池的负极连接。
结合第一方面，在本申请的一些实施例中，所述升降压电路还包括：电容C2；所述电容C2并联在所述蓄电池的两端。
结合第一方面，在本申请的一些实施例中，所述升压电路包括：电感L1、二极管D3、二极管D4、二极管D5、二极管D6、场效应管S3、场效应管S4、场效应管S5、电容C4和电容C5；所述电感L1的第一端为所述升压电路的第一输入端，用于接收所述升降压电路的第二输出端输出的光伏输出功率；所述电感L1的第二端与所述二极管D3的负极连接，所述二极管D3的正极与所述场效应管S4的源极连接，所述场效应管S4的漏极与所述场效应管S3的漏极连接，所述场效应管S3的源极与所述蓄电池的负极连接；所述电感L1的第二端还与所述场效应管S5的漏极连接，所述场效应管S5的源极与所述蓄电池的负极连接；所述电感L1的第二端还与所述二极管D4的正极连接，所述二极管D4的负极与所述二极管D5的正极连接，所述二极管D5的负极与所述二极管D6的正极连接，所述二极管D6的负极为所述升压电路的输出端；所述电容C4的第一端与所述二极管D4的负极连接，所述电容C4的第二端与所述蓄电池的负极连接；所述电容C5的第一端与所述二极管D4的负极连接，所述电容C5的第二端与所述二极管D6的负极连接；所述电感L4的第一端为所述升压电路的第二输入端，所述电感L4的第一端与所述蓄电池的正极连接，用于接收所述蓄电池的电池输出功率；所述电感L4的第二端同时与所述场效应管S4的漏极和所述场效应管S3的漏极连接。
结合第一方面，在本申请的一些实施例中，所述升压电路还包括：电容C3和电容C6；所述电容C3的第一端与所述二极管D4的正极连接，所述电容C3的第二端与所述二极管D5的负极连接；所述电容C6的第一端与所述二极管D6的负极连接；所述电容C6的第二端与所述蓄电池的负极连接。
结合第一方面，在本申请的一些实施例中，所述场效应管S3和所述场效应管S5共用一路驱动信号。
本申请实施例提供的三端口DC-DC变换器，通过设置升降压电路接入光伏电池和蓄电池，并对蓄电池进行充电管理；通过设置升压电路接入直流负载，并根据光伏电池的输出和/或蓄电池的输出为直流负载提供稳定可靠的直流电源。通过本申请实施例提供的三端口DC-DC变换器，接入其中的光伏电池、蓄电池和直流负载能够实现共地连接，且三者之间均为非隔离变换连接，相较于隔离连接，相邻端口之间的电能传输效率得到提高，可达90％以上。本申请实施例提供的三端口DC-DC变换器，电路结构较为简洁，调控相对简单，有利于实现小型化设计，并且电能传输的可靠性较强，解决了目前光伏发电系统中存在的能量流转装置体积重量大、可靠性差、调控复杂的问题。
根据第二方面，本申请实施例提供了一种三端口DC-DC变换器的控制方法，适用于如第一方面或第一方面任一实施方式所述的三端口DC-DC变换器，包括：当所述三端口DC-DC变换器中升降压电路的输入端功率大于所述三端口DC-DC变换器中升压电路的输出端功率时，根据所述三端口DC-DC变换器中升降压电路的输入端功率，通过所述三端口DC-DC变换器中的升降压电路向接入所述三端口DC-DC变换器的蓄电池充电，并通过所述三端口DC-DC变换器中的升压电路向接入所述三端口DC-DC变换器的直流负载供电。
结合第二方面，在本申请的一些实施例中，所述三端口DC-DC变换器的控制方法还包括：当接入所述三端口DC-DC变换器的蓄电池过充或过放时，通过所述三端口DC-DC变换器中的升降压电路和升压电路断开接入所述三端口DC-DC变换器的蓄电池；根据所述三端口DC-DC变换器中升降压电路的输入端功率，并通过所述三端口DC-DC变换器中的升降压电路和升压电路向接入所述三端口DC-DC变换器的直流负载供电。
结合第二方面，在本申请的一些实施例中，所述三端口DC-DC变换器的控制方法还包括：当所述三端口DC-DC变换器中升降压电路的输入端功率为零时，通过所述三端口DC-DC变换器中的升降压电路断开接入所述三端口DC-DC变换器的光伏电池；根据接入所述三端口DC-DC变换器的蓄电池的电池输出功率，并通过所述三端口DC-DC变换器中的升压电路向接入所述三端口DC-DC变换器的直流负载供电。
结合第二方面，在本申请的一些实施例中，所述三端口DC-DC变换器的控制方法还包括：当所述三端口DC-DC变换器中升降压电路的输入端功率不为零，且所述三端口DC-DC变换器中升降压电路的输入端功率小于所述三端口DC-DC变换器中升压电路的输出端功率时，根据所述三端口DC-DC变换器中升降压电路的输入端功率，并通过所述三端口DC-DC变换器中的升降压电路和升压电路向接入所述三端口DC-DC变换器的直流负载供电；同时，根据接入所述三端口DC-DC变换器的蓄电池的输出功率，并通过所述三端口DC-DC变换器中的升压电路向接入所述三端口DC-DC变换器的直流负载供电。
本申请实施例提供的三端口DC-DC变换器的控制方法，能够根据外界光照情况，调整光伏电池和/或蓄电池的输出，从而保证直流负载的供电。当外界光照充足，光伏电池输出功率大于直流负载所需功率时，光伏电池可以将多余的功率提供给蓄电池；当外界光照不足，光伏电池输出功率小于直流负载所需功率时，蓄电池可以向直流负载补充剩余所缺功率；当外界无光照，光伏电池输出功率为零时，蓄电池可以单独给直流负载供电。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请实施例提供的三端口DC-DC变换器的结构示意图；
图2是本申请实施例提供的三端口DC-DC变换器的电路原理图；
图3是本申请实施例提供的三端口DC-DC变换器的控制方法的流程图；
图4是本申请实施例提供的三端口DC-DC变换器在工作模式一下的等效电路；
图5是本申请实施例提供的三端口DC-DC变换器在工作模式一下的电感电流波形图；
图6是本申请实施例提供的三端口DC-DC变换器在工作模式二下的等效电路；
图7是本申请实施例提供的三端口DC-DC变换器在工作模式二下的电感电流波形图；
图8是本申请实施例提供的三端口DC-DC变换器在工作模式三下的等效电路；
图9是本申请实施例提供的三端口DC-DC变换器在工作模式三下的电感电流波形图；
图10是本申请实施例提供的三端口DC-DC变换器在工作模式四下的等效电路；
图11是本申请实施例提供的三端口DC-DC变换器在工作模式四下的电感电流波形图。
具体实施方式
以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本申请实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本申请。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本申请的描述。
为了说明本申请所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。
本申请实施例提供了一种三端口DC-DC变换器，如图1所示，该三端口DC-DC变换器100可以包括：升降压电路101和升压电路102。
其中，升降压电路101的输入端用于接入光伏电池200并接收光伏电池的光伏输出功率。
升降压电路101的第一输出端用于接入蓄电池300，并以全部或部分光伏输出功率向蓄电池300充电。
当升降压电路101的第一输出端以部分光伏输出功率向蓄电池300充电时，升降压电路101的第二输出端用于以剩余的光伏输出功率输出电能。
升压电路102的第一输入端用于接收升降压电路101的第二输出端输出的光伏输出功率。
升压电路102的第二输入端用于接收蓄电池300的电池输出功率。
升压电路102的输出端用于接入直流负载400并向直流负载400输出直流电压。直流电压为与升降压电路101的第二输出端输出的光伏输出功率和/或蓄电池300的电池输出功率，相对应的直流电压。
在一具体实施方式中，如图2所示，升降压电路101可以包括二极管D1、二极管D2、场效应管S1、场效应管S2、电容C1、电感L2和电感L3。
具体的，二极管D1的正极为升降压电路101的输入端，二极管D1的正极与光伏电池200的正极连接，用于接收光伏电池200的光伏输出功率。
二极管D1的负极为升降压电路101的第二输出端，二极管D1的负极还与场效应管S1的漏极连接，场效应管S1的源极与电感L2的第一端连接，电感L2的第二端与场效应管S2的漏极连接，场效应管S2的源极与光伏电池200的负极连接。
场效应管S2的漏极还与电容C1的第一端连接，电容C1的第二端与二极管D2的正极连接，二极管D2的负极为升降压电路101的第一输出端，二极管D2的负极与蓄电池300的正极连接，蓄电池300的负极与光伏电池200的负极连接。
电感L3的第一端与二极管D2的正极连接，电感L3的第二端与光伏电池200的负极连接。
可选的，还可以在升降压电路101中增设电容C2。电容C2并联在蓄电池300的两端。通过电容C2对蓄电池300进行充放电保护。
在一具体实施方式中，如图2所示，升压电路102可以包括：电感L1、二极管D3、二极管D4、二极管D5、二极管D6、场效应管S3、场效应管S4、场效应管S5、电容C4和电容C5。
具体的，电感L1的第一端为升压电路102的第一输入端，用于接收升降压电路101的第二输出端输出的光伏输出功率；电感L1的第二端与二极管D3的负极连接，二极管D3的正极与场效应管S4的源极连接，场效应管S4的漏极与场效应管S3的漏极连接，场效应管S3的源极与蓄电池300的负极连接。
电感L1的第二端还与场效应管S5的漏极连接，场效应管S5的源极与蓄电池300的负极连接；电感L1的第二端还与二极管D4的正极连接，二极管D4的负极与二极管D5的正极连接，二极管D5的负极与二极管D6的正极连接，二极管D6的负极为升压电路102的输出端。
电容C4的第一端与二极管D4的负极连接，电容C4的第二端与蓄电池300的负极连接。
电容C5的第一端与二极管D4的负极连接，电容C5的第二端与二极管D6的负极连接。
电感L4的第一端为升压电路的第二输入端，电感L4的第一端与蓄电池300的正极连接，用于接收蓄电池的电池输出功率；电感L4的第二端同时与场效应管S4的漏极和场效应管S3的漏极连接。
可选的，还可以在升压电路102中增设电容C3和电容C6。具体的，电容C3的第一端与二极管D4的正极连接，电容C3的第二端与二极管D5的负极连接。电容C6的第一端与二极管D6的负极连接；电容C6的第二端与蓄电池300的负极连接。通过电容C3和电容C6可以对三端口DC-DC变换器所输出的直流电压进行滤波处理，避免其中掺杂交流信号。
本申请实施例提供的三端口DC-DC变换器，通过设置升降压电路接入光伏电池和蓄电池，并对蓄电池进行充电管理；通过设置升压电路接入直流负载，并根据光伏电池的输出和/或蓄电池的输出为直流负载提供稳定可靠的直流电源。通过本申请实施例提供的三端口DC-DC变换器，接入其中的光伏电池、蓄电池和直流负载能够实现共地连接，且三者之间均为非隔离变换连接，相较于隔离连接，相邻端口之间的电能传输效率得到提高，可达90％以上。本申请实施例提供的三端口DC-DC变换器，电路结构较为简洁，调控相对简单，有利于实现小型化设计，并且电能传输的可靠性较强，解决了目前光伏发电系统中存在的能量流转装置体积重量大、可靠性差、调控复杂的问题。
此外，对于接入本申请实施例提供的三端口DC-DC变换器的光伏电池200、蓄电池300和直流负载400的功率，分别由不同的场效应管控制，调整各个场效应管的占空比可以控制对应端口的电压和功率，从而适用于多种电压等级的光伏电池与蓄电池，光伏电池的电压等级可以大于或小于蓄电池的电压等级，适用性更广。本申请实施例提供的三端口DC-DC变换器，在非隔离条件下具有高增益的特点，适合体积小增益高的光储供电系统。
本申请实施例还提供了一种三端口DC-DC变换器的控制方法，适用于如图1或图2所示的三端口DC-DC变换器。如图3所示，该三端口DC-DC变换器的控制方法可以包括以下步骤：
步骤S101：判断三端口DC-DC变换器中升降压电路的输入端功率是否为零。当三端口DC-DC变换器中升降压电路的输入端功率为零时，执行步骤S102；当三端口DC-DC变换器中升降压电路的输入端功率不为零，执行步骤S103。
步骤S102：通过三端口DC-DC变换器中的升降压电路断开接入三端口DC-DC变换器的光伏电池，并根据接入三端口DC-DC变换器的蓄电池的电池输出功率，通过三端口DC-DC变换器中的升压电路向接入三端口DC-DC变换器的直流负载供电。在本申请实施例中，将步骤S102对应的仅采用蓄电池向直流负载供电的工作模式称为工作模式三。
步骤S103：判断三端口DC-DC变换器中升降压电路的输入端功率是否大于三端口DC-DC变换器中升压电路的输出端功率。当三端口DC-DC变换器中升降压电路的输入端功率大于三端口DC-DC变换器中升压电路的输出端功率时，执行步骤S104；当三端口DC-DC变换器中升降压电路的输入端功率小于三端口DC-DC变换器中升压电路的输出端功率时，执行步骤S105；当三端口DC-DC变换器中升降压电路的输入端功率恰好等于三端口DC-DC变换器中升压电路的输出端功率时，可以通过三端口DC-DC变换器中的升降压电路和升压电路向接入三端口DC-DC变换器的直流负载供电，但不在通过三端口DC-DC变换器中的升降压电路向接入三端口DC-DC变换器的蓄电池充电。
步骤S104：根据三端口DC-DC变换器中升降压电路的输入端功率，通过三端口DC-DC变换器中的升降压电路向接入三端口DC-DC变换器的蓄电池充电，并通过三端口DC-DC变换器中的升压电路向接入三端口DC-DC变换器的直流负载供电。在本申请实施例中，将步骤S104对应的采用光伏电池同时向蓄电池和直流负载供电的工作模式称为工作模式一。
步骤S105：根据三端口DC-DC变换器中升降压电路的输入端功率，并通过三端口DC-DC变换器中的升降压电路和升压电路向接入三端口DC-DC变换器的直流负载供电；同时，根据接入三端口DC-DC变换器的蓄电池的输出功率，并通过三端口DC-DC变换器中的升压电路向接入三端口DC-DC变换器的直流负载供电。在本申请实施例中，将步骤S105对应的同时采用光伏电池和蓄电池向直流负载供电的工作模式称为工作模式四。
可选的，为了对蓄电池进行保护，避免出现蓄电池过充或过放的故障，如图3所示，还可以在步骤S102之前增设以下步骤：
步骤S106：判断接入三端口DC-DC变换器的蓄电池是否存在过充或过放故障。当接入三端口DC-DC变换器的蓄电池未出现过充或过放时，执行步骤S102；当接入三端口DC-DC变换器的蓄电池过充或过放时，执行步骤S107。
步骤S107：通过三端口DC-DC变换器中的升降压电路和升压电路断开接入三端口DC-DC变换器的蓄电池，并根据三端口DC-DC变换器中升降压电路的输入端功率，通过三端口DC-DC变换器中的升降压电路和升压电路向接入三端口DC-DC变换器的直流负载供电。在本申请实施例中，将步骤S107对应的采用光伏电池单独向直流负载供电的工作模式称为工作模式二。
工作模式一对应外界光照充足的情况。当外界光照充足时，光伏电池可提供的功率大于直流负载所需功率，光伏电池同时向蓄电池和直流负载供电。此时，关断场效应管S3和场效应管S4，开通场效应管S1使蓄电池工作于充电状态，以场效应管S2和场效应管S5的占空比作为两个独立的控制变量控制功率传递，通过控制场效应管S2和场效应管S5的占空比控制光伏电池的输入功率并实现功率在蓄电池和直流负载间的分配。
图4为本申请实施例提供的三端口DC-DC变换器在工作模式一下的等效电路图。场效应管S2和场效应管S5的占空比分别为D2和D5，图4中光伏电池的电压为Upv，蓄电池的电压为Ubt，直流负载的电压为Ul，根据电感伏秒平衡特性得电压关系为:
Figure BDA0002100242380000111
Figure BDA0002100242380000112
在工作模式一下，电感L1、电感L2和电感L3的电流波形如图5所示。在工作模式一下，电感L4电流为零，当场效应管S2导通时，电感L2电流线性上升，电感L3电流线性下降，此时电感L2在充电，电感L3在放电；当场效应管S2关断时，电感L2电流线性下降，电感L3电流线性上升，此时电感L2在放电，电感L3在充电。当场效应管S5开通时，电感L1电流线性上升，此时电感L1在充电；当场效应管S5关断时，电感L1电流线性下降，此时电感L1在充电。在图5中，Vgs2表示场效应管S2的驱动信号，Vgs5表示场效应管S5的驱动信号，i11表示电感L1的电流，i12表示电感L2的电流，i13表示电感L3的电流，T表示各个场效应管的工作周期。
图6为本申请实施例提供的三端口DC-DC变换器在工作模式二下的等效电路图。此时关断场效应管S1、场效应管S2、场效应管S3和场效应管S4，蓄电池由于过充或者过放处于断开状态，光伏电池单独向直流负载供电。通过控制场效应管S5的占空比控制光伏电池的输入功率大小。场效应管S5的占空比为D5，根据电感伏秒平衡特性得电压关系为:
Figure BDA0002100242380000113
其中，Ul为直流负载的电压。
在工作模式二下，电感L1的电流波形如图7所示。在工作模式二下，电感L2、电感L3和电感L4电流为零。当场效应管S5开通时，电感L1电流线性上升，此时电感L1在充电；当场效应管S5关断时，电感L1电流线性下降，此时电感L1在放电。在图7中，Vgs5表示场效应管S5的驱动信号，i11表示电感L1的电流，T表示各个场效应管的工作周期。
图8为本申请实施例提供的三端口DC-DC变换器在工作模式三下的等效电路图。此时关断场效应管S1和场效应管S2，光伏电池输入功率为零，蓄电池工作于放电状态，蓄电池单独向直流负载供电。场效应管S3和场效应管S4互补导通，场效应管S3和所述场效应管S5共用一路驱动信号。通过控制场效应管S3的占空比控制蓄电池功率输出的大小。场效应管S3、场效应管S4和场效应管S5的占空比分别为D3、D4和D5，根据电感伏秒平衡特性得电压关系为:
Figure BDA0002100242380000121
其中，Ul为直流负载的电压。
在工作模式三下，电感L4的电流波形如图9所示。在工作模式三下，电感L1、电感L2和电感L3电流为零。当场效应管S3开通，场效应管S4关断时，电感L4电流线性上升，此时电感L1在充电；当场效应管S5关断，场效应管S4开通时，电感L4电流线性下降，此时电感L4在放电。在图9中，Vgs4表示场效应管S4的驱动信号，Vgs3或Vgs5表示场效应管S3和场效应管S5公用的驱动信号，i14表示电感L4的电流，T表示各个场效应管的工作周期。
图10为本申请实施例提供的三端口DC-DC变换器在工作模式四下的等效电路图。此时关断场效应管S1和场效应管S2，通过控制场效应管S5的占空比来控制光伏电池输入功率，场效应管S3和场效应管S4互补导通，控制场效应管S3和场效应管S4的占空比控制蓄电池功率输出的大小。场效应管S3、场效应管S4和场效应管S5的占空比分别为D3、D4和D5，根据电感伏秒平衡特性得电压关系为:
Figure BDA0002100242380000122
Figure BDA0002100242380000131
其中，Ul为直流负载的电压。
在工作模式四下，电感L1、L4的电流波形如图11所示。在工作模式四下，电感L2和电感L3电流为零。当场效应管S3开通，场效应管S4关断时，电感L4在蓄电池的作用下电流线性上升，此时电感L4在充电；当场效应管S3关断，场效应管S4开通时，电感L4与蓄电池同时为直流负载供电，电感L4电流线性下降，此时电感L4在放电。当场效应管S5开通时，电感L1电流线性上升，此时电感L1在充电；当场效应管S5关断时，电感L1电流线性下降，此时电感L1在放电，光伏电池与电感L1同时为直流负载供电。在图11中，Vgs3表示场效应管S3的驱动信号，Vgs4表示场效应管S4的驱动信号，Vgs5表示场效应管S5的驱动信号，i11表示电感L1的电流，i14表示电感L4的电流，T表示各个场效应管的工作周期。
本申请实施例提供的三端口DC-DC变换器的控制方法，能够根据外界光照情况，调整光伏电池和/或蓄电池的输出，从而保证直流负载的供电。当外界光照充足，光伏电池输出功率大于直流负载所需功率时，光伏电池可以将多余的功率提供给蓄电池；当外界光照不足，光伏电池输出功率小于直流负载所需功率时，蓄电池可以向直流负载补充剩余所缺功率；当外界无光照，光伏电池输出功率为零时，蓄电池可以单独给直流负载供电。
以上所述实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种三端口DC-DC变换器，其特征在于，包括：
升降压电路，所述升降压电路的输入端用于接入光伏电池并接收所述光伏电池的光伏输出功率；
所述升降压电路的第一输出端用于接入蓄电池，并以全部或部分所述光伏输出功率向所述蓄电池充电；
当所述升降压电路的第一输出端以部分所述光伏输出功率向所述蓄电池充电时，所述升降压电路的第二输出端用于以剩余的所述光伏输出功率输出电能；
升压电路，所述升压电路的第一输入端用于接收所述升降压电路的第二输出端输出的光伏输出功率；所述升压电路的第二输入端用于接收所述蓄电池的电池输出功率；所述升压电路的输出端用于接入直流负载并向所述直流负载输出直流电压；所述直流电压为与所述升降压电路的第二输出端输出的光伏输出功率和/或所述蓄电池的电池输出功率，相对应的直流电压；
所述升降压电路包括：二极管D1、二极管D2、场效应管S1、场效应管S2、电容C1、电感L2和电感L3；
所述二极管D1的正极为所述升降压电路的输入端，所述二极管D1的正极与所述光伏电池的正极连接，用于接收所述光伏电池的光伏输出功率；
所述二极管D1的负极为所述升降压电路的第二输出端，所述二极管D1的负极还与所述场效应管S1的漏极连接，所述场效应管S1的源极与所述电感L2的第一端连接，所述电感L2的第二端与所述场效应管S2的漏极连接，所述场效应管S2的源极与所述光伏电池的负极连接；
所述场效应管S2的漏极还与所述电容C1的第一端连接，所述电容C1的第二端与所述二极管D2的正极连接，所述二极管D2的负极为所述升降压电路的第一输出端，所述二极管D2的负极与所述蓄电池的正极连接，所述蓄电池的负极与所述光伏电池的负极连接；
所述电感L3的第一端与所述二极管D2的正极连接，所述电感L3的第二端与所述光伏电池的负极连接。
2.如权利要求1所述的三端口DC-DC变换器，其特征在于，所述升降压电路还包括：电容C2；
所述电容C2并联在所述蓄电池的两端。
3.如权利要求1所述的三端口DC-DC变换器，其特征在于，所述升压电路包括：电感L1、电感L4、二极管D3、二极管D4、二极管D5、二极管D6、场效应管S3、场效应管S4、场效应管S5、电容C4和电容C5；
所述电感L1的第一端为所述升压电路的第一输入端，用于接收所述升降压电路的第二输出端输出的光伏输出功率；所述电感L1的第二端与所述二极管D3的负极连接，所述二极管D3的正极与所述场效应管S4的源极连接，所述场效应管S4的漏极与所述场效应管S3的漏极连接，所述场效应管S3的源极与所述蓄电池的负极连接；
所述电感L1的第二端还与所述场效应管S5的漏极连接，所述场效应管S5的源极与所述蓄电池的负极连接；所述电感L1的第二端还与所述二极管D4的正极连接，所述二极管D4的负极与所述二极管D5的正极连接，所述二极管D5的负极与所述二极管D6的正极连接，所述二极管D6的负极为所述升压电路的输出端；
所述电容C4的第一端与所述二极管D4的负极连接，所述电容C4的第二端与所述蓄电池的负极连接；
所述电容C5的第一端与所述二极管D4的负极连接，所述电容C5的第二端与所述二极管D6的负极连接；
所述电感L4的第一端为所述升压电路的第二输入端，所述电感L4的第一端与所述蓄电池的正极连接，用于接收所述蓄电池的电池输出功率；所述电感L4的第二端同时与所述场效应管S4的漏极和所述场效应管S3的漏极连接。
4.如权利要求3所述的三端口DC-DC变换器，其特征在于，所述升压电路还包括：电容C3和电容C6；
所述电容C3的第一端与所述二极管D4的正极连接，所述电容C3的第二端与所述二极管D5的负极连接；
所述电容C6的第一端与所述二极管D6的负极连接；所述电容C6的第二端与所述蓄电池的负极连接。
5.如权利要求3或4所述的三端口DC-DC变换器，其特征在于，所述场效应管S3和所述场效应管S5共用一路驱动信号。
6.一种三端口DC-DC变换器的控制方法，适用于如权利要求1至5中任一项所述的三端口DC-DC变换器，其特征在于，包括：
当所述三端口DC-DC变换器中升降压电路的输入端功率大于所述三端口DC-DC变换器中升压电路的输出端功率时，根据所述三端口DC-DC变换器中升降压电路的输入端功率，通过所述三端口DC-DC变换器中的升降压电路向接入所述三端口DC-DC变换器的蓄电池充电，并通过所述三端口DC-DC变换器中的升压电路向接入所述三端口DC-DC变换器的直流负载供电。
7.如权利要求6所述的三端口DC-DC变换器的控制方法，其特征在于，所述三端口DC-DC变换器的控制方法还包括：
当接入所述三端口DC-DC变换器的蓄电池过充或过放时，通过所述三端口DC-DC变换器中的升降压电路和升压电路断开接入所述三端口DC-DC变换器的蓄电池；
根据所述三端口DC-DC变换器中升降压电路的输入端功率，并通过所述三端口DC-DC变换器中的升降压电路和升压电路向接入所述三端口DC-DC变换器的直流负载供电。
8.如权利要求7所述的三端口DC-DC变换器的控制方法，其特征在于，所述三端口DC-DC变换器的控制方法还包括：
当所述三端口DC-DC变换器中升降压电路的输入端功率为零时，通过所述三端口DC-DC变换器中的升降压电路断开接入所述三端口DC-DC变换器的光伏电池；
根据接入所述三端口DC-DC变换器的蓄电池的电池输出功率，并通过所述三端口DC-DC变换器中的升压电路向接入所述三端口DC-DC变换器的直流负载供电。
9.如权利要求8所述的三端口DC-DC变换器的控制方法，其特征在于，所述三端口DC-DC变换器的控制方法还包括：
当所述三端口DC-DC变换器中升降压电路的输入端功率不为零，且所述三端口DC-DC变换器中升降压电路的输入端功率小于所述三端口DC-DC变换器中升压电路的输出端功率时，根据所述三端口DC-DC变换器中升降压电路的输入端功率，并通过所述三端口DC-DC变换器中的升降压电路和升压电路向接入所述三端口DC-DC变换器的直流负载供电；同时，根据接入所述三端口DC-DC变换器的蓄电池的输出功率，并通过所述三端口DC-DC变换器中的升压电路向接入所述三端口DC-DC变换器的直流负载供电。
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