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专利号: 2022112897065
申请人: 陕西科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-09-16
缴费截止日期: 暂无
联系人

摘要:

权利要求书:

1.一种非隔离型多模式三端口DC‑DC变换器,其特征在于,包括光伏电压源Vpv、电池电压源Vbat、第一功率开关管S1、第二功率开关管S2、第三功率开关管S3、第一二极管D1、第二二极管D2、第一电感L1、第二电感L2、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3及输出电压Vo;

所述的第一功率开关管S1的漏极连接第一二极管D1的负极和第一电容C1的正极,源极连接第一电感L1的一端和第二二极管D2的负极;

所述的第二功率开关管S2的漏极连接第一电感L1的另一端、电池电压源Vbat的正极和第三电容C3的正极,源极连接第二电感L2的一端和第三功率开关管S3的漏极;

所述的第三功率开关管S3的源极连接第二电容C2的负极、输出电压Vo的负极和光伏电压源Vpv的负极;

所述的第二电感L2的另一端连接第二电容C2的正极、第三电容C3的负极、电池电压源Vbat的负极、第二二极管D2的正极、第一电容C1的负极和输出电压Vo的正极;

所述的第一二极管D1的正极连接光伏电压源Vpv的正极。

2.根据权利要求1所述的一种非隔离型多模式三端口DC‑DC变换器,其特征在于,所述的输出电压Vo端口在不同工作模式下等效成连接负载R及直流电压源VDC。

3.根据权利要求1所述的一种非隔离型多模式三端口DC‑DC变换器,其特征在于,所述的第一功率开关管S1、第二功率开关管S2、第三功率开关管S3是型号均为IRFB5620的MOSFET开关管。

4.根据权利要求1所述的一种非隔离型多模式三端口DC‑DC变换器,其特征在于,所述的第一功率开关管S1、第二功率开关管S2、第三功率开关管S3均设有并联连接的二极管。

5.根据权利要求1所述的一种非隔离型多模式三端口DC‑DC变换器,其特征在于,所述的第一功率开关管S1、第二功率开关管S2、第三功率开关管S3工作频率均为50KHz。

6.根据权利要求1所述的一种非隔离型多模式三端口DC‑DC变换器,其特征在于,所述的光伏电压源Vpv型号为EA‑PSI9360‑15。

7.根据权利要求1所述的一种非隔离型多模式三端口DC‑DC变换器,其特征在于,所述电池电压源Vbat电压为25V,电流为7.2A。

8.根据权利要求1所述的一种非隔离型多模式三端口DC‑DC变换器,其特征在于,所述的第一二极管D1、第二二极管D2型号均为MBR20100CT。

9.根据权利要求1所述的一种非隔离型多模式三端口DC‑DC变换器,其特征在于,所述的第一电容C1容值100μF,第二电容C2容值180μF,第三电容C3容值120μF;所述第一电感L1、第二电感L2感值均为184μH。

10.利用权利要求1‑9任一所述的一种非隔离型多模式三端口DC‑DC变换器控制方法,其特征在于,包括以下步骤:

步骤一,对三端口DC‑DC变换器光伏侧的电压、电流进行采样;对电池测、母线侧的电压进行采样;

步骤二,将所采电压、电流值进行数字化处理后送入DSP控制器,DSP控制器输出占空比对三端口DC‑DC变换器进行控制;

步骤三,通过控制三只功率开关管的导通与关断,可实现七种工作模式;

模式一:在该模式下功率流流向为从光伏电压源Vpv流向电池电压源Vbat和直流母线;输出电压Vo端口等效成连接负载R;第二功率开关管S2、第三功率开关管S3始终保持关断状态;

该模式包括两个工作阶段;在第一阶段,第一功率开关管S1开通,第一二极管D1正向偏置处于导通状态,第二二极管D2反向偏置处于截止状态,光伏电压源Vpv给第一电感L1充电,在第二阶段,第一功率开关管S1关断,第一二极管D1、第二二极管D2均正向偏置处于导通状态,第一电感L1通过第二二极管D2向电池电压源Vbat放电;

模式二:在该模式下功率流流向为从电池电压源Vbat流向直流母线;输出电压Vo端口等效成连接负载R;第一功率开关管S1始终保持关断状态,第一二极管D1、第二二极管D2均反向偏置处于截止状态;该模式包括两个工作阶段;在第一阶段,第二功率开关管S2开通,第三功率开关管S3关断,电池电压源Vbat和第三电容C3给第二电感充电,第二电感两端电压充电到 第二电容向直流母线放电;在第二阶段,第二功率开关管S2关断,第三功率开关管S3开通,第二电感L2向直流母线放电,直至模式三:在该模式下功率流流向为从直流母线流向电池电压源Vbat;输出电压Vo端口等效成连接直流电压源VDC;第一功率开关管S1始终保持关断状态,第一二极管D1、第二二极管D2均反向偏置处于截止状态;该模式包括两个工作阶段;在第一阶段,第二功率开关管S2关断,第三功率开关管S3开通,第三电容C3给第二电感L2充电;在第二阶段,第二功率开关管S2开通,第三功率开关管S3关断,第二电感L2向电池电压源Vbat和第三电容C3放电;

模式四:在该模式下功率流流向为从光伏电压源Vpv和电池电压源Vbat流向直流母线;输出电压Vo端口等效成连接负载R;第一二极管D1始终正向偏置处于导通状态;该模式包括四个工作阶段;在第一阶段,第一功率开关管S1、第二功率开关管S2开通,第三功率开关管S3关断,第二二极管D2反向偏置处于截止状态,光伏电压源Vpv给第一电感L1充电,电池电压源Vbat通过第二功率开关管S2向第二电感L2充电;在第二阶段,第一功率开关管S1、第三功率开关管S3开通,第二功率开关管S2关断,第二二极管D2反向偏置处于截止状态,光伏电压源Vpv继续给第一电感L1充电,第二电感L2向直流母线和第二电容C2放电;在第三阶段,第三功率开关管S3开通,第一功率开关管S1、第二功率开关管S2关断,第二二极管D2正向偏置处于导通状态,第一电感L1向电池电压源Vbat放电,第二电感L2继续向直流母线放电;在第四阶段,第二功率开关管S2开通,第一功率开关管S1、第三功率开关管S3关断,第二二极管D2正向偏置处于导通状态,电池电压源Vbat和第一电感L1给第二电感L2充电;

模式五:在该模式下功率流流向为从光伏电压源Vpv和直流母线流向电池电压源Vbat;输出电压Vo端口等效成连接直流电压源VDC;第一二极管D1始终正向偏置处于导通状态;该模式包括四个工作阶段;在第一阶段,第一功率开关管S1、第三功率开关管S3开通,第二功率开关管S2关断,第二二极管D2反向偏置处于截止状态,光伏电压源Vpv给第一电感L1充电,直流母线通过第三功率开关管S3给第二电感L2充电,在第二阶段,第一功率开关管S1、第二功率开关管S2开通,第三功率开关管S3关断,第二二极管D2反向偏置处于截止状态,光伏电压源Vpv继续给第一电感L1充电,第二电感L2向电池电压源Vbat放电;在第三阶段,第二功率开关管S2开通,第一功率开关管S1、第三功率开关管S3关断,第二二极管D2正向偏置处于导通状态,第一电感L1向电池电压源Vbat放电,第二电感L2继续向电池电压源Vbat放电;在第四阶段,第三功率开关管S3开通,第一功率开关管S1、第二功率开关管S2关断,第二二极管D2正向偏置处于导通状态,第一电感L1继续向电池电压源Vbat放电,直流母线给第二电感L2充电;

模式六:在该模式下功率流流向为从光伏电压源Vpv流向直流母线;输出电压Vo端口等效成连接负载R;第一功率开关管S1始终保持开通状态;第一二极管D1始终正向偏置处于导通状态,第二二极管D2始终反向偏置处于截止状态;该模式包括两个工作阶段;在第一阶段,第一功率开关管S1、第二功率开关管S2开通,第三功率开关管S3关断,光伏电压源Vpv给第一电感L1和第二电感L2充电, 在第二阶段,第一功率开关管S1、第三功率开关管S3开通,第二功率开关管S2关断,光伏电压源Vpv继续给第一电感L1充电,第二电感L2向直流母线放电;

模式七:在该模式下功率流流向为从光伏电压源Vpv流向电池电压源Vbat;输出电压Vo端口等效成连接负载R;第一二极管D1始终正向偏置处于导通状态;该模式包括四个工作阶段;在第一阶段,第一功率开关管S1、第三功率开关管S3开通,第二功率开关管S2关断,第二二极管D2反向偏置处于截止状态,光伏电压源Vpv给第一电感L1充电, 第二电容C2给第二电感L2充电, 在第二阶段,第一功率开关管S1、第二功率开关管S2开通,第三功率开关管S3关断,第二二极管D2反向偏置处于截止状态,光伏电压源Vpv继续给第一电感L1充电,第二电感L2向电池电压源Vbat放电;在第三阶段,第二功率开关管S2开通,第一功率开关管S1、第三功率开关管S3关断,第二二极管D2正向偏置处于导通状态,第一电感L1向电池电压源Vbat放电,第二电感L2继续向电池电压源Vbat放电;在第四阶段,第三功率开关管S3开通,第一功率开关管S1、第二功率开关管S2关断,第二二极管D2正向偏置处于导通状态,第一电感L1继续向电池电压源Vbat放电,第二电容C2给第二电感L2充电。