恭喜南京理工大學馮延暉獲國家專利權
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龍圖騰網恭喜南京理工大學申請的專利一種單電感非隔離型三端口DC-DC轉換器及其控制方法獲國家發明授權專利權,本發明授權專利權由國家知識產權局授予,授權公告號為:CN119010579B 。
龍圖騰網通過國家知識產權局官網在2025-03-25發布的發明授權授權公告中獲悉:該發明授權的專利申請號/專利號為:202411484250.7,技術領域涉及:H02M3/156;該發明授權一種單電感非隔離型三端口DC-DC轉換器及其控制方法是由馮延暉;鄭芊諾;邱穎寧設計研發完成,并于2024-10-23向國家知識產權局提交的專利申請。
本一種單電感非隔離型三端口DC-DC轉換器及其控制方法在說明書摘要公布了:本發明公開了一種單電感非隔離型三端口DC?DC轉換器,包括:光伏發電單元、儲能電池單元、負載端口,一個儲能電感Lf,四個防止電流倒流的二極管Do、D1、D2、D3,三個功率開關管S1、S2、S3以及與功率開關管反并聯的三個二極管D4、D5、D6,其中光伏發電單元包括:單向光伏電池Upv和輸入電容Cin;儲能電池單元包括:儲能電池Ub和儲能電容Cb;負載端口包括:輸出電容Co和負載電阻R。本發明還公開了一種單電感非隔離型三端口DC?DC轉換器的控制方法。本發明能夠滿足針對于微納衛星應用領域,離網光伏儲能供電系統的多工況需求,維持負載端口輸出電壓的穩定,提升了系統的可靠性。
本發明授權一種單電感非隔離型三端口DC-DC轉換器及其控制方法在權利要求書中公布了:1.一種單電感非隔離型三端口DC-DC轉換器,其特征在于,包括:光伏發電單元、儲能電池單元、負載端口,一個儲能電感Lf,四個防止電流倒流的二極管Do、D1、D2、D3,三個功率開關管S1、S2、S3以及與功率開關管反并聯的三個二極管D4、D5、D6,其中:光伏發電單元包括:單向光伏電池Upv和輸入電容Cin;儲能電池單元包括:儲能電池Ub和儲能電容Cb;負載端口包括:輸出電容Co和負載電阻R;儲能電感Lf一端連接二極管D1負極、輸入電容Cin正極,單向光伏電池Upv正極連接二極管D1正極,功率開關管S2源極連接二極管D2正極;儲能電感Lf另一端連接功率開關管S1漏極、二極管Do正極、功率開關管S2漏極,負載電阻R與輸出電容Co并聯,二極管Do負極與輸出電容Co正極連接;儲能電池Ub正極連接儲能電容Cb正極、二極管D2負極、功率開關管S3漏極,功率開關管S3源極與二極管D3正極連接;儲能電池Ub負極、儲能電容Cb負極、單向光伏電池Upv負極、輸入電容Cin負極、功率開關管S1源極與輸出電容Co負極相連;二極管D4、D5、D6分別與功率開關管S1、S2、S3反并聯;單電感非隔離型三端口DC-DC轉換器共有三種不同的工作情況,分別為:(1)單輸入雙輸出模式:當單向光伏電池輸出功率大于負載端口所需功率,此時光伏發電單元同時給負載端口和儲能電池單元供電;在單輸入雙輸出模式下,功率開關管S1、S2交錯導通,且功率開關管S1、功率開關管S2的占空比之和小于1,功率開關管S3處于關斷狀態;功率開關管S1控制光伏發電單元放電,功率開關管S2控制儲能電池的充電電壓;單輸入雙輸出模式包括三個工作階段:在第一階段,功率開關管S1導通,功率開關管S2關斷,單向光伏電池Upv給儲能電感Lf充電;在第二階段,功率開關管S1關斷,功率開關管S2導通,儲能電池Ub由單向光伏電池Upv和儲能電感Lf同時供電;在第三階段,功率開關管S1、功率開關管S2均關斷,負載端口由單向光伏電池Upv和儲能電感Lf同時供電;(2)雙輸入單輸出模式:當光單向光伏電池輸出功率小于負載端口所需功率時,此時光伏發電單元和儲能電池單元共同給負載端口供電;在雙輸入單輸出模式下,功率開關管S1、功率開關管S3工作,功率開關管S2處于關斷狀態;功率開關管S1控制光伏發電單元放電,功率開關管S3控制儲能電池的放電電壓;雙輸入單輸出模式包括三個工作階段:在第一階段,功率開關管S1、功率開關管S3均導通,單向光伏電池Upv給儲能電感Lf充電,儲能電池單元給負載端口供電;在第二階段,功率開關管S1導通,功率開關管S3關斷,單向光伏電池Upv繼續給儲能電感Lf充電;在第三階段,功率開關管S1、功率開關管S3均關斷,負載端口由儲能電感Lf和輸出電容Co同時供電;(3)單輸入單輸出模式:當單向光伏電池輸出功率為0時,此時由儲能電池單元單獨給負載端口供電;在單輸入單輸出模式下,功率開關管S3處于常通狀態,功率開關管S1、功率開關管S2處于關斷狀態;功率開關管S3控制儲能電池的放電電壓;負載端口的電壓完全等于儲能電池Ub的電壓;單電感非隔離型三端口DC-DC轉換器的控制方法,包括如下步驟:步驟1、利用擾動觀察法跟蹤單向光伏電池Upv的最大功率點,得到最大功率點的輸出電壓Vmppt,將最大功率點的輸出電壓Vmppt與輸入電容Cin兩端的電壓Vin作差,輸入單向光伏電池Upv的電壓PI調節器后,輸出單向光伏電池Upv最大功率點跟蹤時的電壓信號V_mppt;步驟2、將儲能電池的電壓Vb與人為設定的儲能電池參考電壓Vb*作差,輸入儲能電池電壓PI調節器得到儲能電池充放電電流的參考值Ib*;將儲能電池的充放電電流Ib與儲能電池的充放電參考電流Ib*作差,輸入電流PI調節器后,輸出儲能電池單元的電壓信號V_bat;步驟3、將輸出電壓Vo與人為設定的母線參考電壓Vo*作差,輸入輸出電壓PI調節器,輸出負載端口的電壓信號V_out;步驟4、步驟1、步驟2、步驟3輸出的三路電壓信號V_mppt、V_bat、V_out通過競爭函數進行比較,得到功率開關管S1、S2、S3的柵極信號V_s1、V_s2、V_s3,生成功率開關管S1、S2、S3的占空比d1、d2、d3;所述競爭比較函數如下所示: 。
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