基于buck‑boost串联的新型直流微电网电路拓扑结构的制作方法

本发明涉及的是直流微电网电路技术领域，具体的说是一种基于buck-boost串联的新型直流微电网电路拓扑结构。

背景技术：

在传统的直流微电网电路拓扑结构中，buck变换器以并联形式工作，buck变换器和直流母线电压下垂控制结合只能实现降压控制，限制了直流母线电压的调节范围。boost变换器虽然可以实现升压控制，但其小信号线性化模型中输出电压和占空比之间的传递函数对应的系统为非最小相位二阶系统，控制策略较为复杂。

将buck变换器和boost变换器串联后的电路作为直流微电网的一个支路，在buck变换器输入电压恒定时只控制占空比，在boost变换器占空比恒定时，将buck变换器的输出作为boost变换器的输入，相当于只控制boost变换器的输入电压。在buck变换器占空比变化很小时，通过boost变换器的电压放大作用，实现了整个buck-boost变换器串联支路输出电压的近似线性化控制。由于buck变换器是一个非线性系统，只能在小范围内实现线性化控制，采用buck-boost变换器串联的电路结构，可以实现整个支路输出电压较大范围内的线性化控制。

技术实现要素：

本发明的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供了一种基于buck-boost串联的新型直流微电网电路拓扑结构，将buck变换器和boost变换器串联，很小的占空比改变量可以实现较大的电压变化，电压可以升高，线性化程度较好，同时可以根据均流法改变每个支路buck变换器的占空比，实现电流均流控制和直流母线电压稳定。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：基于buck-boost串联的新型直流微电网电路拓扑结构，包含buck变换器和boost变换器，所述buck变换器与boost变换器串联。

本发明的有益效果为：将buck变换器和boost变换器串联，这样对buck变换器只控制占空比，其输入电压保持不变；对boost变换器维持其占空比不变，只控制其输入电压，也就是buck变换器的输出电压。这样的话，很小的占空比改变量可以实现较大的电压变化，电压可以升高，线性化程度较好，同时可以根据均流法改变每个支路buck变换器的占空比，实现电流均流控制和直流母线电压稳定。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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是本发明的结构电路图；

图2是本发明的结构电路原理图；

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施方式，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

参看图1，本具体实施方式采用以下技术方案：一种基于buck-boost串联的新型直流微电网电路拓扑结构，包含buck变换器和boost变换器，所述buck变换器与boost变换器串联。

参看图2，参数设置如下：

buck-boost串联支路1：

buck变换器1的参数为：U_i1＝400V，L₁＝6×10^-5H，C₁＝4×10^-3F，R₁＝0.6Ω，boost变换器1的参数为：L₁′＝1×10^-4H，C₁′＝1×10^-4F，R₁′＝5Ω。

buck-boost串联支路2：

buck变换器2的参数为：U_i2＝200V，L₂＝6×10^-5H,C₂＝4×10^-3F,R₂＝0.6Ω，boost变换器2的参数为：L₂′＝1×10^-4H，C₂′＝1×10^-4F，R₂′＝5Ω。

两条串联支路除输入电压不同外，其余参数均相同。

当U_i1保持恒定时，U_o′₁随d₁和d₁′的变化而变化。从理论上分析，由于buck变换器的占空比d₁和boost变换器的占空比d₁′同时发生变化，共有以下四种组合：(1)d₁导通，d₁′导通；(2)d₁导通，d₁′关断；(3)d₁关断，d₁′导通；(4)d₁关断，d₁′关断。在稳态情况下，不考虑串联后boost变换器的输出电阻对buck变换器的影响的前提下，可以得出

其中U_o′_1r为支路1输出电压的稳态理想值。同理可得

其中U_o′_2r为支路2输出电压的稳态理想值。k_0i(i＝1,2)为两条支路的理想增益，由式(1)、(2)有

实际情况下，用状态空间平均法或平均开关模型法得出buck-boost串联支路的统一电路模型将非常复杂。为了简化分析，分别对d_i和d_i′(i＝1,2)在开区间(0,1)等间隔取9个数值，用Matlab/Simulink的电力系统模块库(SimPowerSystems)建立仿真模型，通过仿真实验计算出输入U_i到实际输出U_o′的等效增益k_ei(i＝1,2)，并与理想增益k_0i(i＝1,2)进行对比。有

运用Matlab的线性拟合函数regress，可以得出k_0i和k_ei之间的近似线性关系如下：

k_ei＝0.2114+0.7748k_0i，(i＝1,2)

(5)

当boost变换器的占空比为90％时，k_0i和k_ei偏差较大，因此去掉偏离线性度较大的数值，可以得出k_0i和k_ei之间的近似线性关系如下：

k_ei＝0.0563+0.9378k_0i，(i＝1,2)

(6)

如果把看成d和d′的二元线性函数，则可以得出

如果去掉偏离线性度较大的数值，可以得出

经过仿真验证，式(8)拟合的直线和电路模型的仿真结果最接近，误差最小。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。