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专利号: 2022108457486
申请人: 南京信息工程大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-06-16
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于恒压控制的双输入DC-DC控制电路,其特征在于,包含光伏输入转换模块、恒压输入转换模块、电压补偿相加模块;

光伏输入转换模块用以感应光照强弱变化,并通过光伏反馈补偿电路调节占空比,光伏输入转换模块包含光伏阵列PV、功率开关管N3、功率开关管N4;光伏阵列PV用以感应光照强弱,根据光照强弱输入光伏电压,将光伏电压通过boost-buck型转换电路得到输出电压,将输出电压和基准电压Vref进行比较得到误差值,对误差值进行补偿调节,并将占空比改变后的PWM方波输入功率开关管N3及功率开关管N4,得到光伏输出电压,将光伏输出电压输入电压补偿相加模块;

恒压输入转换模块用以取样电压补偿相加模块所得相加电压,将相加电压与基准电压进行比较调节,通过恒压反馈补偿电路调节占空比并输出补偿电压,恒压输入转换模块包含误差放大器、mosfet管M1、mosfet管M2、mosfet管M3、功率开关管N1;mosfet管M1、mosfet管M2电流通路用于分压,mosfet管M1工作在饱和区,mosfet管M2工作在线性区,mosfet管M2漏端电压控制mosfet管M3的导通或关断进而控制功率开关管N1,得到补偿电压,输出补偿电压至电压补偿相加模块,恒压反馈补偿电路取样电压补偿相加模块所得相加电压,将相加电压与基准电压进行比较调节得到电压误差,将电压误差通过误差放大器进行比较放大,调节补偿电压并将补偿电压进一步传输至电压补偿相加模块;

电压补偿相加模块用以持续将光伏输出电压与补偿电压进行相加得到相加电压并稳定波纹后输出有效恒定电压,电压补偿相加模块包含加法器、RC滤波器、第四单位缓冲器;通过加法器得到相加电压,同时通过RC滤波器稳定波纹,得到稳定有效电压,稳定有效电压经过第四单位缓冲器得到有效恒定电压进行输出。

2.根据权利要求1所述的基于恒压控制的双输入DC-DC控制电路,其特征在于,光伏输入转换模块还包含滤波器RC3、电感L2、电容C4、电阻R5、减法器、第二斜波振荡器、PI控制器、第二比较器、第三单位缓冲器、第二三阶反相器、第三三阶反相器;

光伏阵列PV正极作为光伏输入的输入端,光伏阵列PV负极接地,光伏阵列PV的两端并联滤波器RC3,滤波器RC3两端并联电感L2,电感L2两端并联电容C4,电容C4两端并联电阻R5,功率开关管N3的源极连接滤波器RC3中电容一端,功率开关管N3的漏极连接电感L2的一端,功率开关管N3的漏极同时连接功率开关管N4的源极,功率开关管N4的漏极连接第三三阶反相器的输入端,第三三阶反相器的输出端连接电压补偿相加模块中加法器的out1输入端,滤波器RC3、电感L2、电容C4、电阻R5、功率开关管N3、功率开关管N4共同组成boost-buck型转换电路,功率开关管N3的栅极连接第三单位缓冲器的输出端,第三单位缓冲器的输入端连接第二三阶反相器的输入端,第三单位缓冲器的输入端同时连接第二比较器的输出端,第二比较器的同相输入端连接第二斜波振荡器,第二比较器的反相输入端连接PI控制器的一端,PI控制器的另一端连接减法器的输出端,减法器的同相输入端作为基准电压Vref的输入端,减法器的反相输入端连接电压补偿相加模块中加法器的out1输入端。

3.根据权利要求1所述的基于恒压控制的双输入DC-DC控制电路,其特征在于,恒压输入转换模块还包含电容C1、第一单位缓冲器、功率开关管N2、电感L1、第一三相逆变器、滤波器RC1、电阻R4、第一比较器、第一斜波振荡器、第二单位缓冲器、带隙基准;

第一单位缓冲器的输入端作为恒压输入转换模块的输入端,第一单位缓冲器与电容C1并联,第一单位缓冲器的输出端与功率开关管N1的漏极相连,mosfet管M1与mosfet管M2串联组成分压结构,mosfet管M1的栅极连接mosfet管M2的栅极,同时连接mosfet管M1的漏极,mosfet管M1的漏极连接第一单位缓冲器的输出端,mosfet管M2的源极接地,mosfet管M2的漏极连接mosfet管M1的源极,mosfet管M3的栅极连接mosfet管M1的源极,mosfet管M3的源极接地,mosfet管M3的漏极连接功率开关管N1的栅极,功率开关管N1的栅极同时连接第二单位缓冲器的输出端,功率开关管N1的漏极连接电感L1的一端,功率开关管N1的漏极同时连接功率开关管N2的源极,功率开关管N2的漏极接地,功率开关管N2的栅极连接第一三相逆变器的输出端,第一三相逆变器的输入端连接第二单位缓冲器的输入端,电感L1的另一端连接滤波器RC1,同时连接电阻R4的一端,滤波器RC1的两端并联电阻R4,电阻R4的另一端接地,电感L1的另一端同时连接电压补偿相加模块中加法器的out2输入端,误差放大器的同相输入端连接电压补偿相加模块中加法器的输出端,误差放大器的反相输入端外接带隙基准,误差放大器的输出端连接第一比较器的同相输入端,第一比较器的反相输入端连接第一斜波振荡器,第一比较器的输出端连接第二单位缓冲器的输入端。

4.根据权利要求1所述的基于恒压控制的双输入DC-DC控制电路,其特征在于,电压补偿相加模块中,加法器的输出端连接RC滤波器的一端,RC滤波器的另一端接地,RC滤波器的一端同时连接第四单位缓冲器的输入端。

5.根据权利要求3所述的基于恒压控制的双输入DC-DC控制电路,其特征在于,恒压输入转换模块中,误差放大器取样加法器中所得相加电压,与带隙基准电压比较,得到电压误差,将电压误差经过误差放大器比较放大后输出,再通过第一比较器与第一斜波振荡器比较输出方波,经过第二单位缓冲器输出稳定方波并更新调节补偿电压值,将补偿电压值传输至电压补偿相加模块,输出电压Vout2=D*Vin,其中,D为占空因子,Vin为恒压输入转换模块中的输入电压。

6.根据权利要求1所述的基于恒压控制的双输入DC-DC控制电路,其特征在于,光伏输入转换模块中,将第三三阶反相器的输出端所得电压作为采样值,将采样值输入减法器与基准电压Vref进行对比,输出信号差,信号差通过PI控制器进行调节,调节后的信号通过第二比较器与第二斜波振荡器共同调节输出调节方波并更新调节光伏输出电压,将光伏输出电压传输至电压补偿相加模块,输出电压Vout1=D/(1-D)。

7.一种使用根据权利要求1至6中任一项所述的基于恒压控制的双输入DC-DC控制方法,其特征在于,包含以下步骤:S1、光伏阵列PV感应光照强弱,根据光照强弱输入光伏电压,光伏反馈补偿电路通过电压模式控制PWM调制占空比,得到光伏输出电压,将光伏输出电压输入电压补偿相加模块;

S2、恒压输入转换模块输入电压经过buck电路转换为补偿电压输入补偿相加模块,恒压反馈补偿电路根据电压相加补偿模块输出的相加电压与基准电压对比调节,通过电流模式调节占空比进而更新调节并输出补偿电压,将补偿电压输入电压补偿相加模块;

S3、光伏阵列PV感应光照强弱,根据光照强弱输入光伏电压,当光伏阵列PV感应光照弱时,光伏输入转换模块输出电压未达到要求值,恒压输入转换模块中,恒压反馈补偿电路自动取样电压相加补偿模块输出的相加电压,调节更新补偿电压并输入电压补偿相加模块;

S4、电压补偿相加模块持续将光伏输出电压与补偿电压相加得到相加电压并稳定波纹后输出有效恒定电压。