一种新型风光互补升降压dc-dc变换器的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种新型风光互补升降压DC-DC变换器，其包括直流输入源VPV和VWind，开关管g1和开关管g2，续流二极管VD1和续流二极管VD2，一个升压电感L。其中两输入VPV和VWind幅值等特性可以相同，也可以不同，VWind为风机发出交流电经三相整流后的直流电，开关管g1和开关管g2可同时导通，也可错开一定的角度导通。本实用新型风光互补升降压DC-DC变换器既可工作在单输入状态，又可工作在双输入状态，具有升降压功能，可提高直流侧输入电压等级，使逆变器的调制深度范围增大，提高发电系统的灵活性与稳定性。
【专利说明】-种新型风光互补升降压DC-DC变换器
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种变换器，尤其是一种新型风光互补升降压DC-DC变换器，属 于电力电子功率变换器的【技术领域】。
【背景技术】
[0002] 能源危机已成为全球性问题，节能和新能源的开发与利用是解决能源危机的唯一 途径。在诸多新能源中，风能和太阳能的应用已进入商业化阶段，风力发电和光伏发电对我 国的节能政策有着重要意义。由于风能和太阳能在时间和地区上的存在互补性，因此，风光 互补发电系统被广泛应用。
[0003] 当前，对于风光互补发电系统中的变流方案应用较多的为两种，一种为并联并网， 即采用独立的直流斩波和逆变电路构成，控制复杂，而且不经济；另一种为采用独立的直流 斩波和公用逆变电路，这是国内对可再生能源利用研究的主要方案，控制关键是直流侧电 压的稳定。这两种方案都采用独立的斩波电路，都不经济，不适合风光互补系统的长远发 展。为了降低成本和提高的灵活性，可以用一个两输入的DC-DC电路代替两个DC-DC电路， 近年来，也有相关学者提出了两输入直流变换器，但仍存在两输入的同时进行和实现升降 压变换不能同时满足，调压范围不够大。
【发明内容】
[0004] 本实用新型的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种新型风光互补升降压 DC-DC变换器，其结构紧凑，能够控制风能、光伏同时或分别进行发电并网，使用成本低，适 应范围广，稳定可靠。
[0005] 按照本实用新型提供的技术方案，所述新型风光互补升降压DC-DC变换器，包括 开关管gl以及开关管g2 ;所述开关管gl的发射极端与续流二极管VD1的阴极端以及升压 电感L的一端连接，续流二极管VD1的阳极端与续流二极管VD2的阴极端以及开关管g2的 发射极端连接，开关管gl的集电极端与续流二极管VD1的阳极端间设置用于加载光伏电压 的光伏电压连接器，开关管g2的集电极端与升压电感L的另一端间设置用于加载风能电压 的风能电压连接器。
[0006] 所述光伏电压连接器包括电容C1，风能电压连接器包括电容C2 ;电容C1的一端与 开关管gl的集电极端连接，电容C1的另一端与续流二极管VD1的阳极端连接，光伏板的输 出端分别连接在电容C1的两端；电容C2的一端与开关管g2的集电极端连接，电容C2的 另一端与升压电感L的另一端连接，风机的输出端通过风机整流器分别连接在电容C2的两 端。
[0007] 所述开关管gl以及开关管g2均采用IGBT器件。
[0008] 所述升压电感L的另一端与电容C的一端以及逆变器的一端连接，电容C的另一 端以及逆变器的另一端均与续流二极管VD2的阳极端连接。
[0009] 本实用新型的优点：具有升降压功能，光伏电压、风能电压能够同时或分别进行发 电并网，可提高直流侧输入电压等级，使逆变器的调制深度范围增大，提高发电系统的灵活 性与稳定性，对于小功率风光互补发电系统而言，成本有所降低，性能也到了提高；另外当 外界环境恶劣时，可以通过关断开关管gl或开关管g2来停止太阳能发电或风力发电的并 网功能，可操作性强。
【专利附图】
【附图说明】
[0010] 图1为本实用新型的风光互补升降压DC-DC变换器在风光互补系统中的拓扑图。
[0011] 图2为本实用新型开关管gl和g2的通断时序图。
[0012] 图3为本实用新型DC-DC变换器处于第一种工作模式电路图。
[0013] 图4为本实用新型DC-DC变换器处于第二种工作模式电路图。
[0014] 图5为本实用新型DC-DC变换器处于第三种工作模式电路图。
[0015] 图6为本实用新型DC-DC变换器处于第四种工作模式电路图。
【具体实施方式】
[0016] 下面结合具体附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
[0017] 如图1所示：为了能够控制风能、光伏同时或分别进行发电并网，降低使用成本 低，本实用新型包括开关管gl以及开关管g2 ;所述开关管gl的发射极端与续流二极管VD1 的阴极端以及升压电感L的一端连接，续流二极管VD1的阳极端与续流二极管VD2的阴极 端以及开关管g2的发射极端连接，开关管gl的集电极端与续流二极管VD1的阳极端间设 置用于加载光伏电压的光伏电压连接器，开关管g2的集电极端与升压电感L的另一端间设 置用于加载风能电压的风能电压连接器。
[0018] 具体地，所述光伏电压连接器包括电容C1，风能电压连接器包括电容C2 ;电容C1 的一端与开关管gl的集电极端连接，电容C1的另一端与续流二极管VD1的阳极端连接，光 伏板的输出端分别连接在电容C1的两端；电容C2的一端与开关管g2的集电极端连接，电 容C2的另一端与升压电感L的另一端连接，风机的输出端通过风机整流器分别连接在电容 C2的两端。
[0019] 所述开关管gl以及开关管g2均采用IGBT器件，所述开关管gl的栅极端以及开 关管g2的栅极端用于接收PWM波控制信号，开关管gl的控制信号与开关管g2的控制信号 具有相同的开关周期，开关管gl与开关管g2可以同时导通，也可以同时关断，开关管gl与 开关管g2之间相互独立工作。
[0020] 所述升压电感L的另一端与电容C的一端以及逆变器的一端连接，电容C的另一 端以及逆变器的另一端均与续流二极管VD2的阳极端连接。光伏板PV的输出端与开关管 gl的集电极端以及续流二极管VD1的阳极端连接，以在电容C1的两端得到光伏直流电压 V PV，风机通过风机整流器进行整流后得到直流电压，所述直流电压加载在电容C2的两端， 即能在电容C2的两端得到风能直流电压V wind，光伏直流电压Vpv与风能直流电压Vwind的幅 值等特性可以相同，也可以不同。
[0021] 开关管gl和开关管g2采用PWM控制方式，并且具有相同的开关周期，开通模式可 以进行如图2的分解，D1为开关管gl的占空比，D2为开关管g2的占空比。在t0至tl时 段，开关管gl导通，开关管g2关断，整个DC-DC变换器处于第一种工作模式，如图3所示， 此时光伏板PV处于单独发电，光伏直流电压Vpv的电流向升压电感L储能，电容C向逆变器 等效电阻R供电。
[0022] tl至t2时段，开关管gl和开关管g2同时导通，整个DC-DC变换器处于第二种工 作模式，如图4所示，此时风机和光伏板PC同时发电，两个直流源的光伏直流电压V pv和风 能直流电压Vwind的电流向升压电感L储能，电容C向电阻R供电。
[0023] t2至t3时段，开关管gl关断，开关管g2导通，整个DC-DC变换器处于第三种工作 模式，如图5所示，此时风机单独发电，风能直流电压V wind的电流向升压电感L储能，电容C 向电阻R供电。
[0024] t3至T时段，开关管gl和开关管g2同时关断，整个DC-DC变换器处于第四种工作 模式，如图6所示，升压电感L释放能量，电流从升压电感L流向电容C、电阻R，再经续流二 极管VD1、续流二极管VD2流回升压电感L。另外，图3?图6的电路中粗线绘制部分为工 作电路，细线绘制部分为不工作电路。
[0025] 进一步，为了便于分析电路，选择在开关管的在一个开关周期内，运用叠加定理来 分析图3?图6中的4种工作模式电路的特性，在开关管g2导通期间，风能直流电压V wind 全部加到升压电感L上，电感电流iL线性增长，负载由滤波电容C供电；开关管g2关断期 间，升压电感L放电，电感感应电压向电容C及负载供电，因此在风机单独作用下，相当于一 个升降压直流斩波电路模式，因此有：
[0026]
【权利要求】
1. 一种新型风光互补升降压DC-DC变换器，其特征是：包括开关管gl以及开关管g2 ; 所述开关管gl的发射极端与续流二极管VD1的阴极端以及升压电感L的一端连接，续流二 极管VD1的阳极端与续流二极管VD2的阴极端以及开关管g2的发射极端连接，开关管gl 的集电极端与续流二极管VD1的阳极端间设置用于加载光伏电压的光伏电压连接器，开关 管g2的集电极端与升压电感L的另一端间设置用于加载风能电压的风能电压连接器。
2. 根据权利要求1所述的新型风光互补升降压DC-DC变换器，其特征是：所述光伏电 压连接器包括电容C1，风能电压连接器包括电容C2 ;电容C1的一端与开关管gl的集电极 端连接，电容C1的另一端与续流二极管VD1的阳极端连接，光伏板的输出端分别连接在电 容C1的两端；电容C2的一端与开关管g2的集电极端连接，电容C2的另一端与升压电感L 的另一端连接，风机的输出端通过风机整流器分别连接在电容C2的两端。
3. 根据权利要求1所述的新型风光互补升降压DC-DC变换器，其特征是：所述开关管 gl以及开关管g2均采用IGBT器件。
4. 根据权利要求1所述的新型风光互补升降压DC-DC变换器，其特征是：所述升压电 感L的另一端与电容C的一端以及逆变器的一端连接，电容C的另一端以及逆变器的另一 端均与续流二极管VD2的阳极端连接。
【文档编号】H02M3/155GK204089592SQ201420495173
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2014年8月29日 优先权日:2014年8月29日
【发明者】杨根, 张志红, 李伟, 尤志鹏 申请人:江苏中航动力控制有限公司