風(fēng)光互補雙輸入dc-dc變換器的制造方法
【專利摘要】一種風(fēng)光互補雙輸入DC-DC變換器由風(fēng)力發(fā)電模塊、光伏發(fā)電模塊、第一二極管、第二二極管、電感、電容、第一IGBT管、第二IGBT管、第三IGBT管、電容及負(fù)載組成；風(fēng)力發(fā)電模塊的第一端連接至第一二極管的輸入端，風(fēng)力發(fā)電模塊的第二端連接至第二IGBT管的發(fā)射極，光伏發(fā)電模塊的第一端連接至風(fēng)力發(fā)電模塊的第一端，光伏發(fā)電模塊的第二端連接至第一IGBT管的集電極，第一二極管VD1的輸出端連接至第一IGBT管的發(fā)射極、第二二極管的輸入端連接至第三IGBT管的集電極、第二二極管的輸出端連接至第一二極管的輸入端，電感的第一端連接至第一二極管的輸出端，電感的第二端連接至第二IGBT管的集電極，電容的第一端連接至第三IGBT管的發(fā)射極，電容的第二端連接至第二IGBT管的集電極。
【專利說明】風(fēng)光互補雙輸入DC-DC變換器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及新能源領(lǐng)域，更具體地說，本實用新型涉及一種改進(jìn)的風(fēng)光互補雙輸入DC-DC變換器。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著社會的發(fā)展，能源和環(huán)境成為人們面對的緊要問題。風(fēng)能、光能作為清潔可再生能源，有很好的應(yīng)用前景，但各自又有缺陷。
[0003]風(fēng)機(jī)發(fā)出交流電，幅值隨風(fēng)速大小變化而變化，經(jīng)三相不可控整流電路變?yōu)橹绷麟?；光伏電池發(fā)出直流電，其大小隨光照強(qiáng)度變化而變化。
[0004]但是，隨機(jī)性、不穩(wěn)定性和能量密度低給風(fēng)能和光能的利用產(chǎn)生了很多問題。風(fēng)光互補發(fā)電系統(tǒng)在資源上彌補了風(fēng)電和光電獨立系統(tǒng)在資源上的缺陷，提高了發(fā)電量，降低了發(fā)電成本，具有很好的應(yīng)用前景。DC (直流)_DC (直流)能量變換裝置作為風(fēng)光互補發(fā)電系統(tǒng)重要組成部分，在最大功率跟蹤、系統(tǒng)能量分配等方面起著重要作用。風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)以及光伏發(fā)電系統(tǒng)經(jīng)過DC-DC電能變換器，實現(xiàn)兩系統(tǒng)最大功率跟蹤及電能調(diào)節(jié)。
[0005]目前，應(yīng)用于風(fēng)光互補發(fā)電系統(tǒng)電能變換裝置主要有單輸入的升壓式(Boost)電路、單輸入降壓式變換電路(Buck電路)、單輸入Boost-Buck電路等。
[0006]風(fēng)光互補系統(tǒng)經(jīng)上述單輸入電能變換器，將整流后的風(fēng)電和光電單純并聯(lián)，由于兩系統(tǒng)多數(shù)情況下整流后電壓不等，風(fēng)電模塊和光電模塊不能同時供電，造成很大的能源浪費。另外一方面，風(fēng)電模塊和光電模塊使用兩路單輸入DC/DC電能變換器,對小型風(fēng)電系統(tǒng)而言，增加了系統(tǒng)成本。
實用新型內(nèi)容
[0007]本實用新型所要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)有技術(shù)中存在上述缺陷，提供一種一方面能夠使風(fēng)力發(fā)電模塊、光伏發(fā)電模塊在風(fēng)光互補系統(tǒng)中更好的實現(xiàn)互補配置作用，另一方面能夠節(jié)約風(fēng)光互補發(fā)電系統(tǒng)成本的風(fēng)光互補雙輸入DC-DC變換器。
[0008]為了實現(xiàn)上述技術(shù)目的，根據(jù)本實用新型，提供了 一種風(fēng)光互補雙輸入DC-DC變換器。所述風(fēng)光互補雙輸入DC-DC變換器由風(fēng)力發(fā)電模塊、光伏發(fā)電模塊、第一二極管、第二二極管、電感、電容、第一 IGBT管、第二 IGBT管、第三IGBT管、電容以及負(fù)載組成；其中，風(fēng)力發(fā)電模塊的第一端連接至第一二極管的輸入端，風(fēng)力發(fā)電模塊的第二端連接至第二IGBT管的發(fā)射極，光伏發(fā)電模塊的第一端連接至風(fēng)力發(fā)電模塊的第一端，光伏發(fā)電模塊的第二端連接至第一 IGBT管的集電極，第一二極管VDl的輸出端連接至第一 IGBT管的發(fā)射極、第二二極管的輸入端連接至第三IGBT管的集電極、第二二極管的輸出端連接至第一二極管的輸入端，電感的第一端連接至第一二極管的輸出端，電感的第二端連接至第二 IGBT管的集電極，電容的第一端連接至第三IGBT管的發(fā)射極，電容的第二端連接至第二 IGBT管的集電極，負(fù)載并聯(lián)在電容的兩端。
[0009]優(yōu)選地，第一 IGBT管、第二 IGBT管、第三IGBT管同時工作，光伏發(fā)電模塊的電流通過第一 IGBT管對電感充電，然后向負(fù)載供電；風(fēng)力發(fā)電模塊的電流通過第二 IGBT管給電容充電并給負(fù)載供電。
[0010]優(yōu)選地，第一 IGBT管、第三IGBT管工作，第二 IGBT管關(guān)斷；光伏模塊通過第一IGBT管向負(fù)載、電容充電并向負(fù)載供電，經(jīng)過第三IGBT管流回負(fù)極。
[0011]優(yōu)選地，第二 IGBT管、第三IGBT管工作，第一 IGBT管關(guān)斷；風(fēng)力發(fā)電模塊的電流通過第二 IGBT管向負(fù)載R供電，經(jīng)過第三IGBT管流回負(fù)極。
[0012]優(yōu)選地，第一 IGBT管、第二 IGBT管、第三IGBT管均關(guān)斷。
[0013]在本實用新型的風(fēng)光互補雙輸入DC-DC變換器中，通過雙輸入DC_DC變換器，風(fēng)光互補發(fā)電系統(tǒng)依據(jù)負(fù)載，可以工作在不同的模式，解決了光伏發(fā)電模塊、風(fēng)力發(fā)電模塊由于并聯(lián)電壓不等而不能同時工作的缺點，提高系統(tǒng)的能量利用率，元器件的使用數(shù)量等較單輸入少,可以節(jié)約成本。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]結(jié)合附圖，并通過參考下面的詳細(xì)描述，將會更容易地對本實用新型有更完整的理解并且更容易地理解其伴隨的優(yōu)點和特征，其中:
[0015]圖1示意性地示出了根據(jù)本實用新型優(yōu)選實施例的風(fēng)光互補雙輸入DC-DC變換器的電路圖。
[0016]圖2示意性地示出了根據(jù)本實用新型選實施例的風(fēng)光互補雙輸入DC-DC變換器的工作流程圖。
[0017]需要說明的是，附圖用于說明本實用新型，而非限制本實用新型。注意，表示結(jié)構(gòu)的附圖可能并非按比例繪制。并且，附圖中，相同或者類似的元件標(biāo)有相同或者類似的標(biāo)號。
【具體實施方式】
[0018]為了使本實用新型的內(nèi)容更加清楚和易懂，下面結(jié)合具體實施例和附圖對本實用新型的內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0019]根據(jù)本實用新型優(yōu)選實施例的風(fēng)光互補雙輸入DC-DC變換器做出了如下改進(jìn):
[0020]( I)本實用新型有兩個輸入端口，分別對應(yīng)風(fēng)力發(fā)電模塊、光伏發(fā)電模塊。
[0021](2)在風(fēng)光互補發(fā)電系統(tǒng)中，本實用新型具有四種工作模式:風(fēng)力發(fā)電模塊及光伏發(fā)電模塊同時工作、兩模塊都不工作、風(fēng)力發(fā)電模塊而工作光伏發(fā)電模塊不工作、風(fēng)力發(fā)電模塊不工作而光伏發(fā)電模塊工作。
[0022](3)本實用新型通過電力電子開關(guān)，能實現(xiàn)電氣隔離的作用，防止能量反饋，造成不必要的能量浪費。
[0023](4)根據(jù)系統(tǒng)負(fù)載及蓄電池的需要可以選擇工作在不同的工作模式，系統(tǒng)控制簡
單、可靠。
[0024]圖1示意性地示出了根據(jù)本實用新型優(yōu)選實施例的風(fēng)光互補雙輸入DC-DC變換器的電路圖。
[0025]如圖1所示，根據(jù)本實用新型優(yōu)選實施例的風(fēng)光互補雙輸入DC-DC變換器由風(fēng)力發(fā)電模塊Uw、光伏發(fā)電模塊Up、第一二極管VDl、第二二極管VD2、電感L、電容C、第一 IGBT(絕緣柵雙極型晶體管)管Q1、第二 IGBT管Q2、第三IGBT管Q3、電容C以及負(fù)載R組成。
[0026]其中，風(fēng)力發(fā)電模塊Uw的第一端連接至第一二極管VDl的輸入端，風(fēng)力發(fā)電模塊Uw的第二端連接至第二 IGBT管Q2的發(fā)射極，光伏發(fā)電模塊Up的第一端連接至風(fēng)力發(fā)電模塊Uw的第一端，光伏發(fā)電模塊Up的第二端連接至第一 IGBT管Ql的集電極，第一二極管VDl的輸出端連接至第一 IGBT管Ql的發(fā)射極、第二二極管VD2的輸入端連接至第三IGBT管Q3的集電極、第二二極管VD2的輸出端連接至第一二極管VDl的輸入端，電感L的第一端連接至第一二極管VDl的輸出端，電感L的第二端連接至第二 IGBT管Q2的集電極，電容C的第一端連接至第三IGBT管Q3的發(fā)射極，電容C的第二端連接至第二 IGBT管Q2的集電極，負(fù)載R并聯(lián)在電容C的兩端。
[0027]其中，電感L、電容C主要存儲電能并釋放電能；其中，通過控制電力電子開關(guān)Q3(第三IGBT管Q3)的通斷可以實現(xiàn)負(fù)載模塊與發(fā)電模塊的電氣隔離。
[0028]本實用新型根據(jù)風(fēng)光互補系統(tǒng)經(jīng)單輸入電能變換器，將整流后的風(fēng)電和光電單純并聯(lián)，由于兩系統(tǒng)多數(shù)情況下整流后電壓不等，風(fēng)電系統(tǒng)和光電系統(tǒng)不能同時供電，造成很大的能源浪費以及使用單輸入電能變換器造成系統(tǒng)成本增加等缺點，提出一種雙輸入DC-DC電能變換器,一方面可以解決光伏發(fā)電模塊、風(fēng)力發(fā)電模塊不能同時工作的缺點，另一方面也能夠節(jié)約系統(tǒng)成本。
[0029]作為示例，圖2示意性地示出了根據(jù)本實用新型選實施例的風(fēng)光互補雙輸入DC-DC變換器的工作流程圖。
[0030]本實用新型具有四種工作模式。模式一:第一 IGBT管Q1、第二 IGBT管Q2、第三IGBT管Q3同時工作，光伏發(fā)電模塊Up的電流通過第一 IGBT管Ql對電感L充電，然后向負(fù)載R供電；風(fēng)力發(fā)電模塊的電流通過第二 IGBT管Q2給電容C充電并給負(fù)載L供電。模式二:第一 IGBT管Q1、第三IGBT管Q3工作，第二 IGBT管Q2關(guān)斷；光伏模塊Up通過第一IGBT管Ql向負(fù)載L、電容C充電并向負(fù)載供電，經(jīng)過第三IGBT管Q3流回負(fù)極。模式三:第二 IGBT管Q2、第三IGBT管Q3工作，第一 IGBT管Ql關(guān)斷；風(fēng)力發(fā)電模塊的電流通過第二IGBT管Q2向負(fù)載R供電，經(jīng)過第三IGBT管Q3流回負(fù)極。模式四:第一 IGBT管Q1、第二IGBT管Q2、第三IGBT管Q3均關(guān)斷，第三IGBT管Q3可以防止電容C能量反饋。具體圖2的工作過程流程圖所示，其中Pl為負(fù)載需要功率、P2為光伏發(fā)電模塊發(fā)出功率、P3為風(fēng)力發(fā)電模塊發(fā)出功率；P3>P2。
[0031]此外，需要說明的是，除非特別說明或者指出，否則說明書中的術(shù)語“第一”、“第二”、“第三”等描述僅僅用于區(qū)分說明書中的各個組件、元素、步驟等，而不是用于表示各個組件、元素、步驟之間的邏輯關(guān)系或者順序關(guān)系等。
[0032]可以理解的是，雖然本實用新型已以較佳實施例披露如上，然而上述實施例并非用以限定本實用新型。對于任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，在不脫離本實用新型技術(shù)方案范圍情況下，都可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容對本實用新型技術(shù)方案作出許多可能的變動和修飾，或修改為等同變化的等效實施例。因此，凡是未脫離本實用新型技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本實用新型的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所做的任何簡單修改、等同變化及修飾，均仍屬于本實用新型技術(shù)方案保護(hù)的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種風(fēng)光互補雙輸入DC-DC變換器,其特征在于,所述風(fēng)光互補雙輸入DC-DC變換器由風(fēng)力發(fā)電模塊、光伏發(fā)電模塊、第一二極管、第二二極管、電感、電容、第一 IGBT管、第二IGBT管、第三IGBT管、電容以及負(fù)載組成；其中，風(fēng)力發(fā)電模塊的第一端連接至第一二極管的輸入端，風(fēng)力發(fā)電模塊的第二端連接至第二 IGBT管的發(fā)射極，光伏發(fā)電模塊的第一端連接至風(fēng)力發(fā)電模塊的第一端，光伏發(fā)電模塊的第二端連接至第一 IGBT管的集電極，第一二極管VDl的輸出端連接至第一 IGBT管的發(fā)射極、第二二極管的輸入端連接至第三IGBT管的集電極、第二二極管的輸出端連接至第一二極管的輸入端，電感的第一端連接至第一二極管的輸出端，電感的第二端連接至第二 IGBT管的集電極，電容的第一端連接至第三IGBT管的發(fā)射極，電容的第二端連接至第二 IGBT管的集電極，負(fù)載并聯(lián)在電容的兩端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)光互補雙輸入DC-DC變換器，其特征在于，第一IGBT管、第二 IGBT管、第三IGBT管同時工作，光伏發(fā)電模塊的電流通過第一 IGBT管對電感充電，然后向負(fù)載供電；風(fēng)力發(fā)電模塊的電流通過第二 IGBT管給電容充電并給負(fù)載供電。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)光互補雙輸入DC-DC變換器，其特征在于，第一IGBT管、第三IGBT管工作，第二 IGBT管關(guān)斷；光伏模塊通過第一 IGBT管向負(fù)載、電容充電并向負(fù)載供電，經(jīng)過第三IGBT管流回負(fù)極。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)光互補雙輸入DC-DC變換器，其特征在于，第二IGBT管、第三IGBT管工作，第一 IGBT管關(guān)斷；風(fēng)力發(fā)電模塊的電流通過第二 IGBT管向負(fù)載R供電，經(jīng)過第三IGBT管流回負(fù)極。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)光互補雙輸入DC-DC變換器，其特征在于，第一IGBT管、第二 IGBT管、第三IGBT管均關(guān)斷。
【文檔編號】H02M3/155GK203645542SQ201320834950
【公開日】2014年6月11日 申請日期:2013年12月17日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月17日
【發(fā)明者】吳增強(qiáng), 鄒海榮, 魏浩, 葉明星 申請人:上海電機(jī)學(xué)院