CN116995934B - 一种多新能源并联同时供电升压型高频环节直流变换器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种多新能源并联同时供电升压型高频环节直流变换器，其拓扑结构是由多输入单输出全桥高频逆变电路、高频变压器、高频整流电路、输出滤波电容依序级联构成，多输入单输出全桥高频逆变电路的每一路输入端均与各自的依序级联构成的输入滤波电容、储能电感和有源钳位电路相级联，后序级联一个单相/具有中点电位平衡电路的三相SPWM逆变电路并在直流母线上直接或通过一个双向Buck/Boost充放电直流变换电路并接储能电池以构成多新能源并联同时供电升压直流变换器型单相/三相高频环节逆变器。这种变换器具有高频电气隔离、拓扑简洁、多输入源并联同时对负载供电、占空比调节范围宽、变换效率高、成本低等优点，在多新能源供电系统领域有重要应用价值。

Description

一种多新能源并联同时供电升压型高频环节直流变换器
技术领域
本发明涉及高频环节直流变换器技术领域，特别是一种多新能源并联同时供电升压型高频环节直流变换器。
背景技术
直流变换器是应用功率半导体器件将一种直流电变换成另一种直流电的电能变换装置。与非隔离型直流变换器相比，隔离型直流变换器(亦称为高频环节直流变换器)具有输出与输入之间高频电气隔离、变换器运行安全可靠性高和电磁兼容性高、输出与输入电压匹配能力强、应用范围宽广等优点。
太阳能、风能、潮汐能等绿色新能源具有清洁、廉价、可靠、丰富等优点,故应用前景广泛。由于石油、煤和天然气等不可再生的化石能源日益紧张、环境污染严重、全球气候变暖等原因，新能源的开发和利用越来越受到各国政府的高度重视。光伏、风力、燃料电池等新能源发电主要存在电力供应不稳定、不连续、随气候条件变化等缺陷，所以需要采用多种能源联合供电的分布式供电系统。
传统的单输入直流变换器型新能源分布式供电系统，如图1所示。该供电系统是采用多个单输入直流变换器将光伏电池、燃料电池、风力发电机等新能源发电设备输出的直流电变换成后级逆变器所需的公共直流母线电压,后级逆变器将其逆变成负载所需要的交流电压。为了使新能源发电部分协调工作，多种新能源分别进行电能变换后连接到公共的直流母线上，需要多个单输入直流变换器在输出端并联，故存在拓扑结构复杂、体积和重量大、成本高、可靠性低等缺陷。
为了简化拓扑结构，用一个多输入直流变换器取代多个单输入直流变换器组成新颖的多输入直流变换器型新能源分布式供电系统，如图2所示。多输入直流变换器允许多种能源输入，输入源的性质、幅值和特性可以相同，也可以差别很大。这种供电系统具有拓扑结构简洁、成本低、体积和重量小、一个高频开关周期内多个输入源分时或同时向负载供电、系统的稳定性高和灵活性强、可实现能源的优先和充分利用等优点。
因此，探索和寻求一类允许多种新能源联合供电的多输入直流变换器，对于简化系统拓扑结构、降低体积和重量以及成本、允许一个开关周期内多个输入源分时或同时向负载供电、提高系统的稳定性和灵活性、实现新能源的优先和充分利用具有十分重要的意义。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种多新能源并联同时供电升压型高频环节直流变换器，该直流变换器为具有多输入源共地、输出与多输入源之间高频电气隔离、多输入源并联同时供电、拓扑结构简洁、共用一个具有储能和释能选择开关的高频逆变电路和一个高频变压器及一个高频整流滤波电路、占空比调节范围宽、体积和重量小、变换效率高、成本低、重要应用价值等特点的多新能源并联同时供电升压型高频环节直流变换器。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种多新能源并联同时供电升压型高频环节直流变换器，这种直流变换器的拓扑结构是由n输入单输出全桥高频逆变电路、高频变压器、高频整流电路、输出滤波电容依序级联构成，并且n输入单输出全桥高频逆变电路的每一路输入端均与各自的依序级联构成的输入滤波电容、储能电感和有源钳位电路相级联，n为大于1的自然数；所述的n输入单输出全桥高频逆变电路的左上桥臂和右上桥臂均由n个共源极的承受单向电压应力、双向电流应力的高频功率开关组成，左下桥臂和右下桥臂均由一个承受单向电压应力、双向电流应力的高频功率开关组成；所述的有源钳位电路是由源极、漏极分别对应于全桥高频逆变电路正、负直流母线的钳位开关与承受直流电压的钳位电容串联组成，高频整流电路为由两个高频整流二极管组成的全波式电路或四个高频整流二极管组成的全桥式电路；半个开关周期Ts/2内，选择开关S11、S12、…、S1n分别导通的时间Ton1、Ton2、…、Tonn即为多输入源电压Ui1、Ui2、…、Uin分别对电感L1、L2、…、Ln的充磁(储能)时间，选择开关S31、S32、…S3n分别导通的时间Toff1、Toff2、…Toffn即为电感L1、L2、…、Ln分别与Ui1、Ui2、…、Uin一起向输出滤波电容Cdc和负载RL释能的时间，存在Ton1+Toff1＝Ton2+Toff2＝…＝Ton2+Toff2＝Ts/2，第1、2、…、n路输入源的占空比为D1＝2Ton1/Ts、D2＝2Ton2/Ts、…、Dn＝2Tonn/Ts，第m(m＝1,2,…,n)路输入源对Lm的储能与释能相平衡，即TonmUim＝Toffm(UoN1/N2-Uim)，输出电压Udc与n路输入源电压Ui1、Ui2、…、Uin和占空比D1、D2、…、Dn的关系为Udc＝(Ui1N2/N1)/(1-D1)＝(Ui2N2/N1)/(1-D2)＝…＝(UinN2/N1)/(1-Dn)，D1≠D2≠…≠Dn，N1、N2分别为高频变压器原、副边绕组匝数；n路输入源电压Ui1、Ui2、…、Uin并联同时对输出负载供电。
在一较佳的实施例中：这种直流变换器的拓扑结构后序级联一个单相/具有中点电位平衡电路的三相SPWM逆变电路，并且在其中间直流母线上直接或通过一个双向Buck/Boost充放电直流变换电路并接储能电池，以构成多新能源并联同时供电升压直流变换器型单相/三相高频环节逆变器；这种多新能源并联同时供电型单相/三相高频环节逆变器采用最大功率输出能量管理控制策略，n路输入源工作在最大输出功率状态，根据输出交流负载功率与n路输入源最大输出功率之和的相对大小实时控制储能电池或双向Buck/Boost充放电直流变换器的输出功率大小和流向，实现三种工作模式的平滑无缝切换，n路输入源最大输出功率之和大于输出交流负载功率时剩余功率直接或通过双向Buck/Boost充放电直流变换器对储能电池充电，n路输入源最大输出功率之和小于输出交流负载功率时储能电池直接或通过双向Buck/Boost充放电直流变换器放电补足输出交流负载所需的不足功率，n路输入源最大输出功率之和等于输出交流负载功率时储能电池既不充电也不放电；第1、2、…、n路输入源经最大功率点跟踪后的电流基准信号Ii1r、Ii2r、…、Iinr与各路输入电流反馈信号Ii1f、Ii2f、…、Iinf分别通过比例积分调节器1、2、…、n后输出电流误差放大信号I1e、I2e、…Ine，I1e、I1e+I2e、…、I1e+I2e+…+Ine分别与锯齿形载波uc交截输出PWM信号uhf1、uhf2、…、uhfn，uc经下降沿二分频电路输出的信号uk1及其反向信号uk2分别作为功率开关S2、S4的控制信号，uhf1、uhf2、…、uhfn及其反相信号分别与uk1、uk2相与并经或门电路输出S11、S12、…、S1n的控制信号，S11、S12、…、S1n的控制信号经非门后输出S31、S32、…、S3n的控制信号，uhf1、uhf2、…、uhfn分别经非门后输出钳位开关Sc1、Sc2、…、Scn的控制信号；双向Buck/Boost充放电直流变换器的输出电压反馈信号Udcf与基准电压Udcr通过误差放大器后生成电压误差放大信号Ue，Ue与三角波uc交截生成放电开关Sb1的控制信号，反相后输出充电开关Sb2的控制信号，以确保输出直流母线电压Udc的稳定。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明将传统的单输入直流变换器型新能源分布式供电系统中输出端并联的多个单输入直流变换器拓扑结构，构建为由n输入单输出全桥高频逆变电路、高频变压器、高频整流电路、输出滤波电容依序级联构成并且n输入单输出全桥高频逆变电路的每一路输入端均与各自的依序级联的输入滤波电容、储能电感和有源钳位电路相级联构成的多新能源并联同时供电升压型高频环节直流变换器拓扑结构，提出了多新能源并联同时供电升压型高频环节直流变换器的新概念、电路结构与拓扑。
本发明的多新能源并联同时供电升压型高频环节直流变换器能够将多个共地、不稳定的输入直流电压变换成一个负载所需电压大小、稳定优质的输出直流电压，具有多输入源共地、输出与多输入源高频电气隔离、电路拓扑简洁、多路输入源对各储能电感的储能和释能互不影响、共用一个具有储能和释能选择开关的高频逆变电路和一个高频变压器及一个高频整流滤波电路、占空比调节范围宽、体积和重量小、变换效率高、成本低、重要应用价值等特点，其综合性能将比传统的输出端并联的多个单输入直流变换器优越。
附图说明
图1为传统的单输入直流变换器型新能源分布式供电系统。
图2为新颖的多输入直流变换器型新能源分布式供电系统。
图3为多新能源并联同时供电升压型高频环节直流变换器的电路结构。
图4为多新能源并联同时供电升压型高频环节直流变换器的电路拓扑实例。
图5为多新能源并联同时供电升压直流变换器型单相高频环节逆变器的电路拓扑实例。
图6为多新能源并联同时供电升压直流变换器型三相高频环节逆变器的电路拓扑实例。
图7为多新能源并联同时供电升压型高频环节直流变换器带单相/三相逆变器负载的最大功率输出能量管理控制框图。
图8为多新能源并联同时供电升压型高频环节直流变换器带单相/三相逆变器负载的最大功率输出能量管理控制原理波形。
图9为后级单相逆变器的单极性倍频SPWM调制电路。
图10为后级单相逆变器的单极性倍频SPWM调制波形。
图11为具有中点电位平衡电路的后级三相逆变器的双极性SPWM调制电路。
图12为具有中点电位平衡电路的后级三相逆变器的双极性SPWM调制波形。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式；如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
多新能源并联同时供电升压型高频环节直流变换器的拓扑结构，参考图2-12，是由n输入单输出全桥高频逆变电路、高频变压器、高频整流电路、输出滤波电容依序级联构成，并且n输入单输出全桥高频逆变电路的每一路输入端均与各自的依序级联构成的输入滤波电容、储能电感和有源钳位电路相级联，n为大于1的自然数；所述的n输入单输出全桥高频逆变电路的左上桥臂和右上桥臂均由n个共源极的承受单向电压应力、双向电流应力的高频功率开关组成，左下桥臂和右下桥臂均由一个承受单向电压应力、双向电流应力的高频功率开关组成；所述的有源钳位电路是由源极、漏极分别对应于全桥高频逆变电路正、负直流母线的钳位开关与承受直流电压的钳位电容串联组成，高频整流电路为由两个高频整流二极管组成的全波式电路或四个高频整流二极管组成的全桥式电路；半个开关周期Ts/2内，选择开关S11、S12、…、S1n分别导通的时间Ton1、Ton2、…、Tonn即为多输入源电压Ui1、Ui2、…、Uin分别对电感L1、L2、…、Ln的充磁(储能)时间，选择开关S31、S32、…S3n分别导通的时间Toff1、Toff2、…Toffn即为电感L1、L2、…、Ln分别与Ui1、Ui2、…、Uin一起向输出滤波电容Cdc和负载RL释能的时间，存在Ton1+Toff1＝Ton2+Toff2＝…＝Ton2+Toff2＝Ts/2，第1、2、…、n路输入源的占空比为D1＝2Ton1/Ts、D2＝2Ton2/Ts、…、Dn＝2Tonn/Ts，第m(m＝1,2,…,n)路输入源对Lm的储能与释能相平衡，即TonmUim＝Toffm(UoN1/N2-Uim)，输出电压Udc与n路输入源电压Ui1、Ui2、…、Uin和占空比D1、D2、…、Dn的关系为Udc＝(Ui1N2/N1)/(1-D1)＝(Ui2N2/N1)/(1-D2)＝…＝(UinN2/N1)/(1-Dn)，D1≠D2≠…≠Dn，N1、N2分别为高频变压器原、副边绕组匝数；n路输入源电压Ui1、Ui2、…、Uin并联同时对输出负载供电。
多新能源并联同时供电升压型高频环节直流变换器的电路结构与电路拓扑实施例，如图3、4所示。图3、4中，Ui1、Ui2、…、Uin为n路输入直流源电压，RL、Uo、Io分别为输出直流负载、输出直流电压和输出直流电流。多新能源并联同时供电升压型高频环节直流变换器的电路结构，是由n输入单输出全桥高频逆变电路、高频变压器、高频整流电路、输出滤波电容依序级联构成，并且n输入单输出全桥高频逆变电路的每一路输入端均与各自的依序级联构成的输入滤波电容、储能电感和有源钳位电路相级联，n为大于1的自然数。n输入单输出全桥高频逆变电路的左上桥臂和右上桥臂均由n个共源极的能承受单向电压应力、双向电流应力的高频功率开关(MOSFET、IGBT等)组成，左下桥臂和右下桥臂均由一个承受单向电压应力、双向电流应力的高频功率开关(MOSFET、IGBT等)组成；n个有源钳位电路是由源极、漏极分别对应于全桥高频逆变电路正、负直流母线的钳位开关与承受直流电压的钳位电容串联组成，高频整流电路为由两个高频整流二极管组成的全波式电路或四个高频整流二极管组成的全桥式电路，图4给出的是全桥式整流电路；n路输入源电压Ui1、Ui2、…、Uin分别通过储能电感L1、L2、…、Ln储能和释能，并联同时对输出负载供电。
多新能源并联同时供电升压型高频环节直流变换电路后级联一个单相/具有中点电位平衡电路的三相SPWM逆变电路，并在其中间直流母线上直接或通过一个双向Buck/Boost直流变换电路并接储能电池，以构成多新能源并联同时供电升压直流变换器型单相/三相高频环节逆变器，如图5、6所示。这种多新能源并联同时供电型单相/三相高频环节逆变器采用最大功率输出能量管理控制策略，n路输入源工作在最大输出功率状态，根据输出交流负载功率与n路输入源最大输出功率之和的相对大小实时控制储能电池或双向Buck/Boost充放电直流变换器的输出功率大小和流向，实现三种工作模式的平滑无缝切换。当n路输入源最大输出功率之和大于输出交流负载功率时，剩余功率直接或通过双向Buck/Boost充放电直流变换器对储能电池充电；当n路输入源最大输出功率之和小于输出交流负载功率时，储能电池直接或通过双向Buck/Boost充放电直流变换器放电补足输出交流负载所需的不足功率；当n路输入源最大输出功率之和等于输出交流负载功率时，储能电池既不充电也不放电。
多新能源并联同时供电升压型高频环节直流变换器的n个输入源并联同时工作，相当于n个单输入升压(Boost)型高频环节直流变换器在变压器原边绕组电流的叠加。半个开关周期Ts/2内，选择开关S11、S12、…、S1n分别导通的时间Ton1、Ton2、…、Tonn即为多输入源电压Ui1、Ui2、…、Uin分别对电感L1、L2、…、Ln的充磁(储能)时间，选择开关S31、S32、…S3n分别导通的时间Toff1、Toff2、…Toffn即为电感L1、L2、…、Ln分别与Ui1、Ui2、…、Uin一起向输出滤波电容Cdc和负载RL释能的时间，存在Ton1+Toff1＝Ton2+Toff2＝…＝Ton2+Toff2＝Ts/2，另半个开关周期Ts/2的工作情况类似。第1、2、…、n路输入源的占空比为D1＝2Ton1/Ts、D2＝2Ton2/Ts、…、Dn＝2Tonn/Ts，第m(m＝1,2,…,n)路输入源对Lm的储能与释能相平衡，即TonmUim＝Toffm(UoN1/N2-Uim)，输出电压Udc与n路输入源电压Ui1、Ui2、…、Uin和占空比D1、D2、…、Dn的关系为Udc＝(Ui1N2/N1)/(1-D1)＝(Ui2N2/N1)/(1-D2)＝…＝(UinN2/N1)/(1-Dn)，输出电压大于各输入源电压与N2/N1的乘积，一般D1≠D2≠…≠Dn，N1、N2分别为高频变压器原、副边绕组的匝数。因此，这种变换器称为多新能源并联同时供电升压(Boost)型高频环节直流变换器。
为了充分利用新能源输出的能量，第1、2、…、n路输入源均工作在最大功率输出状态。多新能源并联同时供电升压型高频环节直流变换器带单相/三相逆变器负载的最大功率输出能量管理控制策略，如图7、8所示。第1、2、…、n路输入源经最大功率点跟踪得到的电流基准信号Ii1r、Ii2r、…、Iinr与各路输入电流反馈信号Ii1f、Ii2f、…、Iinf分别通过比例积分调节器1、2、…、n后输出电流误差放大信号I1e、I2e、…Ine；I1e、I1e+I2e、…、I1e+I2e+…+Ine分别与锯齿形载波uc交截输出PWM信号uhf1、uhf2、…、uhfn，uc经下降沿二分频电路输出的信号uk1及其反向信号uk2分别作为功率开关S2、S4的控制信号，uhf1、uhf2、…、uhfn及其反相信号分别与uk1、uk2相与并经或门电路输出S11、S12、…、S1n的控制信号，S11、S12、…、S1n的控制信号经非门后输出S31、S32、…、S3n的控制信号，uhf1、uhf2、…、uhfn分别经非门后输出功率开关Sc1、Sc2、…、Scn的控制信号。双向Buck/Boost充放电直流变换器采用PWM控制策略以确保输出直流母线电压Udc的稳定，变换器输出电压反馈信号Udcf与基准电压Udcr通过误差放大器后生成电压误差发大信号Ue，Ue与锯齿波uc交截生成放电开关Sb1的控制信号，反相后输出充电开关Sb2的控制信号。
后级单相逆变器采用单极性SPWM控制策略，图9、10给出了单极性倍频SPWM控制的调制电路和调制波形。输出电压uof与基准电压uor经误差放大器后误差电压ue，ue与三角形载波uc经过比较器1输出Sa1的控制信号，Sa1的控制信号经非门后输出Sa2的控制信号；ue与uc的反相信号-uc经比较器2后得输出Sa4的控制信号，Sa4的控制信号经非门后输出Sa3的控制信号。输出的SPWM波的频率为三角形载波频率的两倍。
后级具有中点电位平衡电路的三相逆变器采用双极性SPWM控制策略，其SPWM调制电路和波形如图11、12所示。输出电压有效值反馈信号Uof与基准电压有效值信号Uor经电压调节器后输出三相调制波电压的幅值控制信号Urm，经参考波生成电路产生三相对称的调制波信号uar、ubr、ucr，uar、ubr、ucr分别与三角形载波uc经比较器输出Sa1、Sa3、Sa5的控制信号，Sa1、Sa3、Sa5的控制信号分别经非门后输出Sa4、Sa6、Sa2的控制信号。为了确保三相不对称负载时的三相输出电压的对称性，将直流母线分压电容电压反馈信号Udc1f与基准电压Udc/2经PI调节器输出误差放大信号，输出误差放大信与三角形载波uc经比较器输出放电开关Sn2的控制信号，Sn2的控制信号经非门后输出充电开关Sn1的控制信号。
图4所示的多新能源并联同时供电升压型高频环节直流变换器的n个输入源并联同时工作，相当于n个单输入升压(Boost)型高频环节直流变换器在变压器原边绕组电流的叠加，与图1所示传统的新能源分布式供电系统中输出端并联的多个单输入升压型直流变换器的拓扑结构存在着重要区别。多输入源共用一个具有储能和释能选择开关的高频逆变电路、一个高频变压器和一个高频整流滤波电路，减小了2(n-1)个高频逆变开关、(n-1)个高频变压器和(n-1)个高频整流电路，总体上简化了拓扑结构、降低了体积和重量以及成本、提高了可靠性。因此，本发明所述变换器具有新颖性和创造性，具有高频电气隔离、拓扑简洁、多输入源并联同时对负载供电、占空比调节范围宽、变换效率高(意味着能量损耗小)、功率密度高(意味着体积、重量小)、成本低、应用前景广泛等优点，能够将多个共地、不稳定的输入直流电压变换成一个所需电压大小、稳定的、高质量的输出直流电压，可用来实现具有优良性能和广泛应用前景的新型新能源分布式供电系统中的多输入直流变换器，如光伏电池40-60VDC/360VDC、10kw质子交换膜燃料电池85-120V/360VDC、中小型户用风力发电24-36-48VDC/360VDC、大型风力发电1000VDC/360VDC等多输入源对直流负载供电，在多新能源供电系统领域有重要应用价值。

Claims (2)

1.一种多新能源并联同时供电升压型高频环节直流变换器，其特征在于：这种直流变换器的拓扑结构是由n输入单输出全桥高频逆变电路、高频变压器、高频整流电路、输出滤波电容依序级联构成，并且n输入单输出全桥高频逆变电路的每一路输入端均与各自的依序级联构成的输入滤波电容、储能电感和有源钳位电路相级联，n为大于1的自然数；所述的n输入单输出全桥高频逆变电路的左上桥臂和右上桥臂均由n个共源极的承受单向电压应力、双向电流应力的高频功率开关组成，左下桥臂和右下桥臂均由一个承受单向电压应力、双向电流应力的高频功率开关组成；所述的有源钳位电路是由源极、漏极分别对应于全桥高频逆变电路正、负直流母线的钳位开关与承受直流电压的钳位电容串联组成，高频整流电路为由两个高频整流二极管组成的全波式电路或四个高频整流二极管组成的全桥式电路；半个开关周期Ts/2内，选择开关S11、S12、…、S1n分别导通的时间Ton1、Ton2、…、Tonn即为多输入源电压Ui1、Ui2、…、Uin分别对电感L1、L2、…、Ln的充磁(储能)时间，选择开关S31、S32、…S3n分别导通的时间Toff1、Toff2、…Toffn即为电感L1、L2、…、Ln分别与Ui1、Ui2、…、Uin一起向输出滤波电容Cdc和负载RL释能的时间，存在Ton1+Toff1＝Ton2+Toff2＝…＝Ton2+Toff2＝Ts/2，第1、2、…、n路输入源的占空比为D1＝2Ton1/Ts、D2＝2Ton2/Ts、…、Dn＝2Tonn/Ts，第m(m＝1,2,…,n)路输入源对Lm的储能与释能相平衡，即TonmUim＝Toffm(UoN1/N2-Uim)，输出电压Udc与n路输入源电压Ui1、Ui2、…、Uin和占空比D1、D2、…、Dn的关系为Udc＝(Ui1N2/N1)/(1-D1)＝(Ui2N2/N1)/(1-D2)＝…＝(UinN2/N1)/(1-Dn)，D1≠D2≠…≠Dn，N1、N2分别为高频变压器原、副边绕组匝数；n路输入源电压Ui1、Ui2、…、Uin并联同时对输出负载供电；所述直流变换器的拓扑结构后序级联一个单相/具有中点电位平衡电路的三相SPWM逆变电路，其中间直流母线上直接或通过一个双向Buck/Boost充放电直流变换电路并接储能电池，以构成多新能源并联同时供电升压直流变换器型单相/三相高频环节逆变器，采用具有三种工作模式平滑无缝切换的多输入源最大功率输出能量管理控制策略，通过调节多输入源的导通的时间Ton1、Ton2、…、Tonn能够将多个共地、不稳定的多输入源直流电压变换成一个负载所需电压大小、稳定优质的中间直流电压和输出交流负载电压。
2.根据权利要求1所述的多新能源并联同时供电升压型高频环节直流变换器，其特征在于：这种直流变换器的拓扑结构后序级联一个单相/具有中点电位平衡电路的三相SPWM逆变电路，并且在其中间直流母线上直接或通过一个双向Buck/Boost充放电直流变换电路并接储能电池，以构成多新能源并联同时供电升压直流变换器型单相/三相高频环节逆变器；这种多新能源并联同时供电型单相/三相高频环节逆变器采用最大功率输出能量管理控制策略，n路输入源工作在最大输出功率状态，根据输出交流负载功率与n路输入源最大输出功率之和的相对大小实时控制储能电池或双向Buck/Boost充放电直流变换器的输出功率大小和流向，实现三种工作模式的平滑无缝切换，n路输入源最大输出功率之和大于输出交流负载功率时剩余功率直接或通过双向Buck/Boost充放电直流变换器对储能电池充电，n路输入源最大输出功率之和小于输出交流负载功率时储能电池直接或通过双向Buck/Boost充放电直流变换器放电补足输出交流负载所需的不足功率，n路输入源最大输出功率之和等于输出交流负载功率时储能电池既不充电也不放电；第1、2、…、n路输入源经最大功率点跟踪后的电流基准信号Ii1r、Ii2r、…、Iinr与各路输入电流反馈信号Ii1f、Ii2f、…、Iinf分别通过比例积分调节器1、2、…、n后输出电流误差放大信号I1e、I2e、…Ine，I1e、I1e+I2e、…、I1e+I2e+…+Ine分别与锯齿形载波uc交截输出PWM信号uhf1、uhf2、…、uhfn，uc经下降沿二分频电路输出的信号uk1及其反向信号uk2分别作为功率开关S2、S4的控制信号，uhf1、uhf2、…、uhfn及其反相信号分别与uk1、uk2相与并经或门电路输出S11、S12、…、S1n的控制信号，S11、S12、…、S1n的控制信号经非门后输出S31、S32、…、S3n的控制信号，uhf1、uhf2、…、uhfn分别经非门后输出钳位开关Sc1、Sc2、…、Scn的控制信号；双向Buck/Boost充放电直流变换器的输出电压反馈信号Udcf与基准电压Udcr通过误差放大器后生成电压误差放大信号Ue，Ue与三角波uc交截生成放电开关Sb1的控制信号，反相后输出充电开关Sb2的控制信号，以确保输出直流母线电压Udc的稳定。
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