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：
本实用新型属于电力电子功率变换器技术领域，尤其涉及ー种新型双输入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、风カ发电、水力发电、地热发电等等，但均存在电カ供应不稳定、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，可以用ー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，ー些国内外学者也提出了ー些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，本实用新型提供一种对输入源的性质、幅值和特性无限制，既可エ作在单输入状态，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。本实用新型的技术方案是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‘ 2个续流ニ极管仏和久，2个输出分压电容Cfl和C1f2以及I个负载电阻怂d。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ニ极管仏的阴极，续流ニ极管仏的阳极接负载电阻AVd的一端，负载电阻/^的另一端与续流ニ极管久的阴极相连，续流ニ极管久的阳极接开关管仏的漏极，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Cf2串联连接后与负载电阻/^并联，输出分压电容Cfl的负极接续流ニ极管仏的阳极，输出分压电容Cf2的正极接续流ニ极管久的阴极；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。本实用新型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、电压増益大，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为本实用新型的电路拓扑原理图；图2为本实用新型仏和Q2同时导通的开关模态的等效电路；图3为本实用新型仏导通，Q2关断的开关模态的等效电路；图4为本实用新型仏关断，Q2导通的开关模态的等效电路；图5为本实用新型P1和Q2同时关断的开关ネ吴态的等效电路；图6为本实用新型电感电流等于零的开关模态的等效电路。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型做出进ー步说明。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Q1和Q2,1个中间储能电感Zf，2个续流ニ极管仏和久，2个输出分压电容Cfl和Cf2以及I个负载电阻怂d。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的源极接续流ニ极管仏的阴极，续流ニ极管仏的阳极接负载电阻/^的一端，负载电阻AVd的另一端与续流ニ极管久的阴极相连，续流ニ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G1和G2串联连接后与负载电阻并联，输出分压电容Cfl的负极接续流ニ极管仏的阳极，输出分压电容G2的正极接续流ニ极管久的阴极；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I池、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、込为两只开关管，为续流ニ极管，Lf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，Rw是负载电阻。0、込可以同时开通，也可以错开一定角度工作。本实用新型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飞给出了本实用新型的双输入Buck-Boost直流变换器不同工作模态的等效电路。假设电感Li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，续流ニ极管仏和续流ニ极管久截止，它们所承担的电压应カ均为(Kinl+匕2+り/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，电感电流ん开始增加。(2)工作模态II。如图3所示，开关管0导通，开关管Q2关断，续流ニ极管A截止，续流ニ极管久导通，开关管込上电压应カ为输入电压Kinl与输出电容Cfl上的电压之和，续流ニ极管仏上电压应力均为输入电压Kinl与输出电容Q1上的电压之和。中间储能电感上的电压ら为输入电压Kinl与输出电容上的电压之差。(3)工作模态III。如图4所示，开关管0关断，开关管Q2导通，续流ニ极管久截止，续流ニ极管A导通，开关管仏上电压应カ为输入电压Kinl与输出电容C1fl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
与输出电容Cfl上的电压之差。[0019](4)工作模态IV。如图5所示，开关管Ql和开关管Q2同时关断，续流ニ极管Dl和续流ニ极管D2导通，电感电流iLf通过ニ极管Dl和续流ニ极管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。 本实用新型提出的双输入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，本实用新型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，具有结构简単、体积小、成本低的优点。
权利要求1.ー种新型双输入Buck-Boost直流变换器，其特征在干直流输入源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的源极接续流ニ极管仏的阴极，所述续流ニ极管仏的阳极接负载电阻的一端，所述负载电阻/^的另一端与续流ニ极管久的阴极相连，所述续流ニ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Cfl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所述的ー种新型双输入Buck-Boost直流变换器，其特征在于所述分压电容Cfl和分压电容Q的电容量相等。
专利摘要本实用新型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H02M3/10GK202524289SQ20122005327
公开日2012年11月7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