CN207530712U - 一种多输入输出端口的dc-dc变换器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于电力电子技术领域，公开了一种多输入输出端口的DC‑DC变换器，包括：多个单相半桥变换器，多个所述单相半桥变换器通过耦合电容和耦合电感交叉互联；每个所述单相半桥变换器包括第一电容、第一二极管、第二二极管、第一IGBT器件；所述第一电容并联在所述单相半桥变换器的第一端子和第二端子之间，所述第一二极管并联在所述第一端子和第一连接点之间；所述第一IGBT器件与所述第二二极管并联，并接入所述第一连接点和所述第二端子之间。本实用新型解决了现有技术中DC‑DC变换器难以扩展、控制复杂的问题，具有扩展方便、输出电压等级多、控制简单的优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种多输入输出端口的DC-DC变换器。
背景技术
随着社会发展对能源需求的日益增加且环境污染问题日益严重，以光伏发电为代表的可再生能源发电技术得到越来越多的关注。光伏发电系统由光伏发电阵列输出电能，光伏发电阵列的输出为电压较低的直流，需要通过DC-DC升压电路输出合适的直流供负载使用，或通过逆变装置并入交流电网运行。
目前最常用的光伏发电装置的DC-DC变换方案是为每一个光伏发电阵列配置专用DC-DC变换器，这种方案在将较低的光伏阵列输出电压直接升为较高电压时感性元件体积大且设计困难，难以实现高精度控制。也有的方案采用多级DC-DC变换器串联升压的方式，但这种方案电能损耗大而效率不高。
实用新型内容
本申请实施例通过提供一种多输入输出端口的DC-DC变换器，解决了现有技术中DC-DC变换器难以扩展、控制复杂的问题。
本申请实施例提供一种多输入输出端口的DC-DC变换器，包括：多个单相半桥变换器，多个所述单相半桥变换器通过耦合电容和耦合电感交叉互联；
每个所述单相半桥变换器包括第一电容、第一二极管、第二二极管、第一IGBT器件；所述第一电容并联在所述单相半桥变换器的第一端子和第二端子之间，所述第一二极管并联在所述第一端子和第一连接点之间；所述第一IGBT器件与所述第二二极管并联，并接入所述第一连接点和所述第二端子之间。
优选的，每个所述单相半桥变换器接入一个光伏发电阵列，所述光伏发光阵列的输出并联在所述第一电容上。
优选的，第m-1个所述单相半桥变换器包括电容Cm-1、二极管Dm-1,1、二极管Dm-1,2、IGBT器件Sm-1；所述电容Cm-1并联在端子Pm-1和端子Nm-1之间，所述二极管Dm-1,1并联在所述端子Pm-1和连接点Mm-1之间；所述IGBT器件Sm-1与所述二极管Dm-1,2并联，并接入所述连接点Mm-1和所述端子Nm-1之间；
第m个所述单相半桥变换器包括电容Cm、二极管Dm,1、二极管Dm,2、IGBT器件Sm；所述电容Cm并联在端子Pm和端子Nm之间，所述二极管Dm,1并联在所述端子Pm和连接点Mm之间；所述IGBT器件Sm与所述二极管Dm,2并联，并接入所述连接点Mm和所述端子Nm之间；
所述第m-1个所述单相半桥变换器的所述端子Pm-1和所述第m个所述单相半桥变换器的所述端子Pm之间接入耦合电容Cm-1,m,1；所述第m-1个所述单相半桥变换器的所述端子Nm-1和所述第m个所述单相半桥变换器的所述端子Nm之间接入耦合电容Cm-1,m,2；所述第m-1个所述单相半桥变换器的所述连接点Mm-1和所述第m个所述单相半桥变换器的所述连接点Mm之间接入耦合电感Lm-1,m。
本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
在本申请实施例中，提供的一种多输入输出端口的DC-DC变换器包括多个单相半桥变换器，多个所述单相半桥变换器通过耦合电容和耦合电感交叉互联；所述多输入输出端口的DC-DC变换器为每一个光伏发电阵列配置单相半桥变换器，每个光伏发电阵列独立运行于输出最大有功功率的方式，同时各个单相半桥变换器之间交叉互联，不同半桥变换器输出之间的组合可获得不同直流输出电压。本实用新型提供的多输入输出端口的DC-DC变换器具有扩展方便、输出电压等级多、控制简单等优点，适用于多个低压光伏阵列同时运行的场合。
附图说明
为了更清楚地说明本实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一个实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型实施例提供的一种多输入输出端口的DC-DC变换器的拓扑图；
图2为本实用新型实施例提供的一种多输入输出端口的DC-DC变换器的控制策略框图。
具体实施方式
本申请实施例通过提供一种多输入输出端口的DC-DC变换器，解决了现有技术中DC-DC变换器难以扩展、控制复杂的问题。
本申请实施例的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：
一种多输入输出端口的DC-DC变换器，包括：多个单相半桥变换器，多个所述单相半桥变换器通过耦合电容和耦合电感交叉互联；
每个所述单相半桥变换器包括第一电容、第一二极管、第二二极管、第一IGBT器件；所述第一电容并联在所述单相半桥变换器的第一端子和第二端子之间，所述第一二极管并联在所述第一端子和第一连接点之间；所述第一IGBT器件与所述第二二极管并联，并接入所述第一连接点和所述第二端子之间。
本实用新型提供的一种多输入输出端口的DC-DC变换器包括多个单相半桥变换器，多个所述单相半桥变换器通过耦合电容和耦合电感交叉互联；所述多输入输出端口的DC-DC变换器为每一个光伏发电阵列配置单相半桥变换器，每个光伏发电阵列独立运行于输出最大有功功率的方式，同时各个单相半桥变换器之间交叉互联，不同半桥变换器输出之间的组合可获得不同直流输出电压。本实用新型提供的多输入输出端口的DC-DC变换器具有扩展方便、输出电压等级多、控制简单等优点，适用于多个低压光伏阵列同时运行的场合。
为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。
本实施例提供了一种多输入输出端口的DC-DC变换器，为每一个光伏发电阵列配置单相半桥变换器，每个光伏发电阵列独立运行于输出最大有功功率的方式。同时各个单相半桥变换器之间通过电容和电感交叉互联，不同半桥变换器输出之间的组合可获得不同直流输出电压。
计算所有光伏发电阵列输出电压参考值的平均值，采集所有光伏发电阵列输出电压实际值并求得平均值，将参考值的平均值减去实际值的平均值后通过PI校正得到交叉耦合电感电流平均值的参考值，采集所有交叉耦合电感实际电流并求得平均值，将电流平均值的参考值减去实际电流平均值，得到所有开关器件控制信号占空比的平均值。通过具有交叉耦合的相邻光伏发电阵列的输出电压参考值的差值，以及输出电压实际值的差值，计算得到各个开关器件控制信号占空比的修正值，结合控制信号占空比的平均值及其相应的修正值，即可得到各个开关器件控制信号的占空比，从而产生相应的控制信号。
本实用新型的多输入输出端口的DC-DC变换器，硬件上具有良好的可扩展性，易于实现多个低输出电压的光伏发电阵列的同时并网，同时具有多种等级的直流电压输出。此外，控制方法计算简单，易于实现。
图1为本实用新型的一种多输入输出端口的DC-DC变换器的拓扑图，DC-DC变换器以单相半桥电路为基本模块，以第m个单相半桥变换器的电路为例，电容Cm并联在端子Pm和端子Nm之间，二极管Dm,1并联在端子Pm和连接点Mm之间，IGBT器件Sm(为简单起见，器件Sm的控制信号也命名为Sm)与二极管Dm,2并联，且接入连接点Mm和端子Nm之间。
相邻的两个单相半桥变换器，以第m-1个单相半桥变换器和第m个单相半桥变换器为例，通过电容Cm-1,m,1和电容Cm-1,m,2交叉耦合。其中，电容Cm-1,m,1并联在端子Pm-1和端子Pm之间，电容Cm-1,m,2并联在端子Nm-1和端子Nm之间，连接点Mm-1和连接点Mm之间接入交互耦合电感Lm-1,m。
每一个单相半桥变换器均可接入一个光伏发电阵列，例如，第m个单相半桥变换器接入一个所述光伏发电阵列，所述光伏发电阵列的输出并联在电容Cm上。
以第m-1个单相半桥变换器、第m个单相半桥变换器、第m+1个单相半桥变换器为例，从端子Pm-1和Nm之间，从端子Pm-1和Nm+1之间，从端子Pm和Nm+1之间可输出多种电压。
可以看到，只要相应地添加作为基本模块的单相半桥变换器，并在相邻的两单相半桥变换器之间加入交叉耦合电容和耦合电感，即可实现DC-DC变换器的扩展。因此，本实用新型具有扩展简单方便的优点，易于实现多个光伏发电阵列的接入，同时可具有多种输出电压组合，便于向不同电压等级的负荷供电或接入不同电压等级的逆变器，进而实现交流并网。
图2为本实用新型的一种多输入输出端口的DC-DC变换器的控制策略框图。设DC-DC变换器接入了总共K个光伏发电阵列。首先依据现有成熟的最大功率追踪策略，可得到光伏发电阵列的输出电压参考值Vm,ref(m＝1,2,…,K)，求解得到这K个参考值的平均值为Vavg,ref；采集光伏发电阵列的实际输出电压Vm(m＝1,2,…,K)，求解得到这K个实际值的平均值为Vavg；用Vavg,ref减去Vavg所得的差值通过PI校正，得到所有交叉耦合电感上电流平均值的参考值iavg,ref；采集交叉耦合电感的电流im-1,m(m＝2,3,…,K)，求解得到这K-1个电流值的平均值为iavg；用iavg,ref减去iavg所得的差值通过PI校正，得到所有IGBT控制信号的占空比davg。
控制信号Sm(m＝1,2,…,K-1)的占空比dm通过如下方法得到：用Vm,ref减去Vm+1,ref所得的差值减去用Vm减去Vm+1所得的差值，所得差值通过PI校正，得到占空比修正项dm,m+1。则dm＝(dm,m+1+davg)/2。控制信号SK的占空比dK为：(davg-dK-1,K)/2。综上，可以看到，本实用新型控制方案简单，实现方便。
本实用新型的一种多输入输出端口的光伏发电装置DC-DC变换器，由单相半桥模块构成，各模块之间通过耦合电容交叉互联，每一个光伏发电阵列接入该DC-DC变换器输入端口之一，通过不同单相半桥模块输出端口的组合可提供多种直流电压输出。本实用新型提供的一种多输入输出端口的DC-DC变换器，能同时满足各个光伏发电阵列输出最大功率的需要，具有扩展方便、输出电压等级多、控制简单等优点，适用于多个低压光伏阵列同时运行的场合。
本实用新型实施例提供的一种多输入输出端口的DC-DC变换器至少包括如下技术效果：
在本申请实施例中，提供的一种多输入输出端口的DC-DC变换器包括多个单相半桥变换器，多个所述单相半桥变换器通过耦合电容和耦合电感交叉互联；所述多输入输出端口的DC-DC变换器为每一个光伏发电阵列配置单相半桥变换器，每个光伏发电阵列独立运行于输出最大有功功率的方式，同时各个单相半桥变换器之间交叉互联，不同半桥变换器输出之间的组合可获得不同直流输出电压。本实用新型提供的多输入输出端口的DC-DC变换器具有扩展方便、输出电压等级多、控制简单等优点，适用于多个低压光伏阵列同时运行的场合。
最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照实例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。
Claims (3)
1.一种多输入输出端口的DC-DC变换器，其特征在于，包括：多个单相半桥变换器，多个所述单相半桥变换器通过耦合电容和耦合电感交叉互联；
每个所述单相半桥变换器包括第一电容、第一二极管、第二二极管、第一IGBT器件；所述第一电容并联在所述单相半桥变换器的第一端子和第二端子之间，所述第一二极管并联在所述第一端子和第一连接点之间；所述第一IGBT器件与所述第二二极管并联，并接入所述第一连接点和所述第二端子之间。
2.根据权利要求1所述的多输入输出端口的DC-DC变换器，其特征在于，每个所述单相半桥变换器接入一个光伏发电阵列，所述光伏发光阵列的输出并联在所述第一电容上。
3.根据权利要求1所述的多输入输出端口的DC-DC变换器，其特征在于，第m-1个所述单相半桥变换器包括电容Cm-1、二极管Dm-1,1、二极管Dm-1,2、IGBT器件Sm-1；所述电容Cm-1并联在端子Pm-1和端子Nm-1之间，所述二极管Dm-1,1并联在所述端子Pm-1和连接点Mm-1之间；所述IGBT器件Sm-1与所述二极管Dm-1,2并联，并接入所述连接点Mm-1和所述端子Nm-1之间；
第m个所述单相半桥变换器包括电容Cm、二极管Dm,1、二极管Dm,2、IGBT器件Sm；所述电容Cm并联在端子Pm和端子Nm之间，所述二极管Dm,1并联在所述端子Pm和连接点Mm之间；所述IGBT器件Sm与所述二极管Dm,2并联，并接入所述连接点Mm和所述端子Nm之间；
所述第m-1个所述单相半桥变换器的所述端子Pm-1和所述第m个所述单相半桥变换器的所述端子Pm之间接入耦合电容Cm-1,m,1；所述第m-1个所述单相半桥变换器的所述端子Nm-1和所述第m个所述单相半桥变换器的所述端子Nm之间接入耦合电容Cm-1,m,2；所述第m-1个所述单相半桥变换器的所述连接点Mm-1和所述第m个所述单相半桥变换器的所述连接点Mm之间接入耦合电感Lm-1,m。
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| CN201721725964.8U CN207530712U (zh) | 2017-12-08 | 2017-12-08 | 一种多输入输出端口的dc-dc变换器 |
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| CN207530712U true CN207530712U (zh) | 2018-06-22 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111106644A (zh) * | 2019-12-23 | 2020-05-05 | 绍兴市上虞区理工高等研究院 | 一种供电的控制方法和供电系统 |
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2017
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| CN111106644A (zh) * | 2019-12-23 | 2020-05-05 | 绍兴市上虞区理工高等研究院 | 一种供电的控制方法和供电系统 |
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