本发明属于控制系统技术领域,尤其涉及一种多通道直流变换管理控制系统。
背景技术:
传统的新能源分布式供电系统中每种能源形式均需要一个DC/DC变换器,将各能量变成直流电,输出到母线上再供给直流负载。这种系统结构复杂,体积大,成本高。针对上述情况,近年来陆续提出并实现了用一个多输入直流变换器替代多个单输入直流变换器。
MIC允许多种能源输人,输入的性质、幅值和特性可以相同,也可以不同。多输入源可以分别单独或同时向负载供电。但是现有的MIC只实现了不同形式能源同时或分时向负载供电阳并没有解决能量在不同形式能源间流动的问题,比如能量从太阳能光板向蓄电池流动。
技术实现要素:
本发明就是针对上述问题,提供一种能实现不同输入源同时或分时向负载供电的多通道直流变换管理控制系统。
为实现上述目的,本发明采用如下技术方案,本发明包括太阳能光板电压V1和蓄电池的电压V2。开关管Q1,Q2,Q3为。续流二极管VD1,VD2,VD3。滤波电感L1、L2。滤波电容C1,C2。负载R。
变换器可以工作在4种不同的模式。
模式1:Q2关断,Q3导通,Q1按一定占空比导通。
模式2:Q1关断,Q2导通,Q3按一定占空比导通。
模式3:Q2,Q3关断,Q1按一定占空比导通。
模式4:Q2导通,Q1,Q3按一定占空比导通。
当电路工作在模式4时,太阳能光板的输出电压经过VD1,L1,C构成的等效Buck电路降压后与蓄电池输出电压一致,而后与蓄电池并联再VD3,L1,C2构成的等效Buck电路降压后输出至负载。
根据Q1和Q3不同的导通情况个开关周期内,电路有4种工作模态。
模态1:QI导通,Q2导通,Q3导通。加在电感L1上的电压为V1,加在电感L1上的电压V2,电感电流上升。
模态2:Q1关断,Q2导通,Q3导通。加在电感L1上的电压V1,电感电流开始下降,与R,VD1形成回路续流。电感L2上的电压为V2,电感电流L继续上升。
模态3:QI关断,Q2导通,Q3关断。加在电感上L1上的电压为V2,电感电流L1下降,与VD2、VD1形成回路续流。电感L上的电压为V2,电感电流L开始下降,与R,VD3形成回路续流。
模态4:QI导通,Q2导通,Q3关断。加在电感L1上的电压为V1,电感电流L上升。电感L上的电压为V2,电感电流L继续下降,与R,VD3形成回路续流。
作为一种优选方案,本发明所述对太阳能光板输出电压V1,电流,蓄电池输出电压机,负载输入电压机,电流进行采样。其中,太阳能光板输出功率为负载额定输入功率。
模式1:当太阳能输入功率P能够满足负载要求,Q2关断,Q3导通,Q1按一定占空比导通,由太阳能光板单独向负载供电,能量从太阳能光板流向负载。
模式2:当采样电压V1<V2,Q1关断,Q2导通,Q3按一定占空比导通,由蓄电池单独向负载供电,这时能量从蓄电池流向负载。
作为另一种优选方案,本发明所述模式3:当采样电流为零时,负载处于断开状态,蓄电池处于未饱和状态,Q2,Q3断开,Q1按一定占空比导通,由太阳能光板向蓄电池充电,能量从太阳能光板流向蓄电池。
模式4:当太阳能输入功率P不能满足负载要求,且采样电压V1>V2,Q2导通,Q1,Q3按一定占空比导通,由太阳能光板和蓄电池同时向负载供电,能量从太阳能光板和蓄电池流向负载。
本发明有益效果。
本发明提出了一种新的双输入多通道直流变换器,既能实现不同输入源同时或分时向负载供电,又能实现能量在不同输入源间的流动。该直流变换器是为实现太阳能光板既能给蓄电池充电,又能和蓄电池起给负载供电,由双输人Buck变换器问推导得出。
附图说明
为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白,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仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
图1是本发明系统流程图。
具体实施方式
如图所示,本发明包括太阳能光板电压V1和蓄电池的电压V2。开关管Q1,Q2,Q3为。续流二极管VD1,VD2,VD3。滤波电感L1、L2。滤波电容C1,C2。负载R。
变换器可以工作在4种不同的模式:
模式1:Q2关断,Q3导通,Q1按一定占空比导通。
模式2:Q1关断,Q2导通,Q3按一定占空比导通。
模式3:Q2,Q3关断,Q1按一定占空比导通。
模式4:Q2导通,Q1,Q3按一定占空比导通。
当电路工作在模式4时,太阳能光板的输出电压经过VD1,L1,C构成的等效Buck电路降压后与蓄电池输出电压一致,而后与蓄电池并联再VD3,L1,C2构成的等效Buck电路降压后输出至负载。
根据Q1和Q3不同的导通情况个开关周期内,电路有4种工作模态。
模态1:QI导通,Q2导通,Q3导通。加在电感L1上的电压为V1,加在电感L1上的电压V2,电感电流上升。
模态2:Q1关断,Q2导通,Q3导通。加在电感L1上的电压V1,电感电流开始下降,与R,VD1形成回路续流。电感L2上的电压为V2,电感电流L继续上升。
模态3:QI关断,Q2导通,Q3关断。加在电感上L1上的电压为V2,电感电流L1下降,与VD2、VD1形成回路续流。电感L上的电压为V2,电感电流L开始下降,与R,VD3形成回路续流。
模态4:QI导通,Q2导通,Q3关断。加在电感L1上的电压为V1,电感电流L上升。电感L上的电压为V2,电感电流L继续下降,与R,VD3形成回路续流。
所述对太阳能光板输出电压V1,电流,蓄电池输出电压机,负载输入电压机,电流进行采样。其中,太阳能光板输出功率为负载额定输入功率。
模式1:当太阳能输入功率P能够满足负载要求,Q2关断,Q3导通,Q1按一定占空比导通,由太阳能光板单独向负载供电,能量从太阳能光板流向负载。
模式2:当采样电压V1<V2,Q1关断,Q2导通,Q3按一定占空比导通,由蓄电池单独向负载供电,这时能量从蓄电池流向负载。
所述模式3:当采样电流为零时,负载处于断开状态,蓄电池处于未饱和状态,Q2,Q3断开,Q1按一定占空比导通,由太阳能光板向蓄电池充电,能量从太阳能光板流向蓄电池。
模式4:当太阳能输入功率P不能满足负载要求,且采样电压V1>V2,Q2导通,Q1,Q3按一定占空比导通,由太阳能光板和蓄电池同时向负载供电,能量从太阳能光板和蓄电池流向负载。
根据多输入直流变换器的构成规则,由多个脉冲电压源单元串联生成的MIC中各输入源可以同时或分时向负载供电。由多个脉冲电压源单元并联生成的MIC中各输入源只能分时向负载供电要实现能量在输入源间的流动,就必须将输入源并联。同时,要实现多输入源同时向负载供电,就要求多输入源电压必须一致。
为了验证提出的双输入多通道电路的工作原理,用Saber软件对4种模式分别进行仿真。由于前3种模式都是基本的Buck电路,这里仅给出第4种模式,即太阳能光板和蓄电池同时向负载供电的仿真波形,仿真时取D1=0.5,D2=0.5。仿真结果与之前的理论分析一致。负载输入电压民由蓄电池输出电压且和占空比D2决定,蓄电池输出电压民和太阳能光板输出电压V1共同决定了占空比D10实际应用时,可以根据负载需求,以及蓄电池和太阳能光板参数选定占空比。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明作的进一步详细说明,不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明,对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干简单推演或替换,都应当视为属于本发明所提交的权利要求书确定的保护范围。