专利名称：一种新型双输入Buck-Boost直流变换器的制作方法
技术领域：
本发明属于电力电子功率变换器技术领域，尤其涉及一种新型双输入Buck-Boost
直流变换器。
背景技术：
目前，世界能源危机和环境污染非常严重，寻找积极有效的应对措施来解决能源危机和环境污染问题，已成为国内外极为关注的热点之一。而太阳能、风能、生物质能、海洋能等可再生能源具有可靠、清洁无污染、能源丰富的特点，因此成为了补充能源较好的方式。目前，应用较多的可再生能源发电形式有光伏发电、燃料电池供电、风力发电、水力发电、地热发电等等，但均存在电力供应不稳定、不连续、随气候条件变化等缺点，因此需要采用多种能源联合供电的分布式供电系统。由于分布式供电系统中有多个输入源，每种输入源的电压并不稳定，所以需要直流变换器对电压进行调节。传统的新能源分布式供电系统是应用多个单输入DC/DC变换器，分别将每种形式的能源变成直流，并联在公共的直流母线上，供给直流负载，但这种分布式供电系统普遍存在结构较复杂，且成本较高的缺点。为了简化电路结构、减小系统体积、降低系统成本，可以用一个双输入直流变换器(Multiple-Input Converter, MIC)代替两个单输入直流变换器。近年来，一些国内外学者也提出了一些MIC电路拓扑结构，但普遍存在着电压增益低，调压范围不够大或两输入源不能同时给负载供电的缺点。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种对输入源的性质、幅值和特性无限制，既可工作在单输入状态，又可工作在双输入状态，可提高分布式发电系统的稳定性和灵活性的双输入 Buck-Boost直流变换器。本发明的技术方案是2个直流输入源Kinl和Kin2，2只开关管0和Q2,1个中间储能电感Zf，2个续流二极管仏和久，2个输出分压电容Cfl和Cf2以及I个负载电阻。其中，2个直流输入源Kinl和Kin2串联连接，Kinl的正极接开关管仏的漏极，开关管仏的源极接续流二极管仏的阴极，续流二极管仏的阳极接负载电阻怂d的一端，负载电阻怂d的另一端与续流二极管久的阴极相连，续流二极管久的阳极接开关管仏的漏极，开关管仏的源极接直流输入源Kin2的负极；2个输出分压电容Cfl和Cf2串联连接后与负载电阻怂d并联， 输出分压电容Cfl的负极接续流二极管仏的阳极，输出分压电容Cf2的正极接续流二极管久的阴极；中间储能电感Zf的两端分别与开关管0的源极和开关管込的漏极相连；输出分压电容Cfl的正极与输入电源Kin2的正极相连。本发明有益效果是对输入能源没有限制，输入源的性质、幅值和特性可以相同，也可以差别很大，两种输入源可以分别或同时向负载供电，输入电压范围宽、电压增益大，因此提高了系统的稳定性和灵活性，实现能源的综合利用，并且具有结构简单、体积小、降低系统成本的优点。
图I为本发明的电路拓扑原理图2为本发明0和Q2同时导通的开关模态的等效电路；
图3为本发明0导通，Q2关断的开关模态的等效电路；
图4为本发明0关断，Q2导通的开关模态的等效电路；
图5为本发明Q1和Q2同时关断的开关|吴态的等效电路；
图6为本发明电感电流等于零的开关模态的等效电路。
具体实施例方式以下结合附图对本发明做出进一步说明。如图I所示，一种双输入Buck-Boost直流变换器电路，包括2个直流输入源Kinl 和Kin2，2只开关管0和Q2,1个中间储能电感Zf，2个续流二极管仏和久，2个输出分压电容Cfl和Cf2以及I个负载电阻。其中，直流输入源Kinl和直流输入源Kin2串联连接，直流输入源Kinl的正极接开关管0的漏极，开关管0的源极接续流二极管仏的阴极，续流二极管仏的阳极接负载电阻的一端，负载电阻怂d的另一端与续流二极管久的阴极相连， 续流二极管久的阳极接开关管込的漏极，开关管込的源极接直流输入源Kin2的负极；2个输出分压电容Cfl和&2串联连接后与负载电阻怂d并联，输出分压电容Cfl的负极接续流二极管仏的阳极，输出分压电容&2的正极接续流二极管久的阴极；中间储能电感Zf的两端分别与开关管0的源极和込的漏极相连；输出分压电容Cfl的正极与输入电源Kin2的正极相连。根据附图I具体分析电路的工作模态。其中Kinl、Kin2和Iin'、I in2分别为两路输入电压和输入电流，V0和I。分别为输出电压和输出电流，0、％为两只开关管，AW2为续流二极管，Zf是中间储能电感，Cfl和Cf2是两个输出分压电容，其容量很大且相等，怂d是负载电阻。0、込可以同时开通，也可以错开一定角度工作。本发明以相同的开关频率和开通时刻为例，介绍其工作原理。根据开关管的工作状态，变换器存在以下4种工作模态。附图2飞给出了本发明的双输入Buck-Boost直流变换器不同工作模态的等效电路。假设电感4足够大且电流连续，则
(I)工作模态I。如图2所示，开关管0和开关管込同时导通，续流二极管仏和续流二极管久截止，它们所承担的电压应力均为(Kinl+ Kw+Kj/2。负载由两只输出滤波电容供电。两个输入电压之和(Kinl+ ViJ全部加在中间储能电感上，电感电流八f开始增加。(2)工作模态II。如图3所示，开关管仏导通，开关管Q2关断，续流二极管仏截止，续流二极管久导通，开关管込上电压应力为输入电压Kinl与输出电容Cfl上的电压之和，续流二极管仏上电压应力均为输入电压Kinl与输出电容Cfl上的电压之和。中间储能电感上的电压If为输入电压Ztol与输出电容Cf2上的电压之差。(3)工作模态III。如图4所示，开关管0关断，开关管Q2导通，续流二极管久截止， 续流二极管A导通，开关管仏上电压应力为输入电压Kinl与输出电容Crfl上的电压之和，久上电压应力均为输入电压Kinl与输出电容C1fl上的电压之和。中间储能电感上的电压VLf为 Κι 与输出电容Cfl上的电压之差。
(4)工作模态IV。如图5所示，开关管Ql和开关管Q2同时关断，续流二极管Dl 和续流二极管D2导通，电感电流iLf通过二极管Dl和续流二极管D2续流，中间储能电感上的电压为VLf=-Vo,电感电流iLf下降。(5)工作模态V。如图6所示，当中间储能电感电感量较小或负载减轻时，电感电流将会为零，负载由输出滤波电容供电。本发明提出的双输入Buck-Boost直流变换器既可以工作在单输入状态，又可工作在双输入状态，提高了多种新能源分布式发电系统的稳定性和灵活性，实现能源的综合利用。另外，本发明相对于带有两个单输入直流变换器的分布式发电系统而言，具有结构简单、体积小、成本低的优点。
权利要求
1.一种新型双输入Buck-Boost直流变换器，其特征在于直流输入源Kinl和直流输入源Kin2串联，所述直流输入源Kinl的正极接开关管0的漏极，所述开关管0的源极接续流二极管仏的阴极，所述续流二极管仏的阳极接负载电阻怂d的一端，所述负载电阻的另一端与续流二极管久的阴极相连，所述续流二极管久的阳极接开关管込的漏极，所述开关管込的源极接直流输入源Kin2的负极；分压电容6^和分压电容Cf2串联后并联在负载电阻 Rw两端；储能电感Zf的两端分别与开关管0的源极和开关管込的漏极相连；所述分压电容Cfl的正极与输入电源Kin2的正极相连。
2.根据权利要求I所述的一种新型双输入Buck-Boost直流变换器，其特征在于所述分压电容Crfl和分压电容G的电容量相等。
全文摘要
本发明公开了一种新型双输入Buck-Boost直流变换器，直流输入源Vin1和直流输入源Vin2串联，所述直流输入源Vin1的正极接开关管Q1的漏极，所述开关管Q1的源极接续流二极管D1的阴极，所述续流二极管D1的阳极接负载电阻RLd的一端，所述负载电阻RLd的另一端与续流二极管D2的阴极相连，所述续流二极管D2的阳极接开关管Q2的漏极，所述开关管Q2的源极接直流输入源Vin2的负极；分压电容Cf1和分压电容Cf2串联后并联在负载电阻RLd两端；储能电感Lf的两端分别与开关管Q1的源极和开关管Q2的漏极相连；所述分压电容Cf1的正极与输入电源Vin2的正极相连，该变换器对输入源的性质、幅值和特性无限制，既可工作在单输入状态，又可工作在双输入状态，可提高分布式发电系统的稳定性和灵活性。
文档编号H02M3/155GK102611304SQ20121003734
公开日2012年7月25日 申请日期2012年2月20日 优先权日2012年2月20日
发明者刘国海, 廖志凌, 徐艳杰, 施卫东, 梅从立 申请人:江苏大学