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申请/专利权人：陕西科技大学

摘要：本发明提供一种应用于光伏系统的多端口DC‑DC转换器及方法，二象限逆变器通过高频变压器保证其所连接的光伏模块向输出端口的单向功率流，这一动作消除了不同端口之间存在的任何循环电流。此外，来自二象限逆变器的功率流可以使用其相应的占空比控制而无需用相移来控制。因此，不需要外部电感，这使得所提出的多端口转换器优于MAB转换器。每个端口都被控制从其耦合的光伏模块产生最大功率，能够跟踪连接到它们的类型、等级和辐照度不同端口的光伏模块的最大功率点，能够解决校友技术中存在组件数量较多、效率低、成本高、规模大的问题，同时还避免使用移相角控制的问题。

主权项：1.一种应用于光伏系统的多端口DC-DC转换器的方法，其特征在于，光伏系统多端口DC-DC转换器每个端口均设置有二象限逆变器拓扑单元；所述二象限逆变器拓扑单元的输入侧连接光伏模块，输出侧连接高频变压器的输入端；所述高频变压器的初级侧跨接在二象限逆变器拓扑单元的两个桥臂之间，高频变压器的次级侧跨连接有整流器单元，且连接于整流器单元的两个桥臂之间；所述光伏系统多端口DC-DC转换器每个端口的二象限逆变器拓扑单元经高频变压器和整流器单元连接PV模块并汇流至直流总线；所述二象限逆变器拓扑单元包括电容、第一开关管、第二开关管、第三开关管和第四开关管；所述电容一端连接第一开关管的集电极，另一端连接第二开关管的集电极；第一开关管的集电极连接第三开关管的集电极，第一开关管的发射极连接第二开关管的集电极，第三开关管的发射极连接第四开关管集电极，第四开关管的发射极连接第二开关管的集电极，所述第一开关管、第二开关管、第三开关管和第四开关管均采用绝缘栅双极晶体管，所述二象限逆变器拓扑单元还包括一个电压源型逆变器和一个电流源型逆变器；其步骤如下：S1：光伏系统多端口DC-DC转换器的端口包括a端口和b端口；S2：若，且，则光伏系统多端口DC-DC转换器a端口的二象限逆变器的第一开关管和第四开关管导通，第二开关管和第三开关管关断，同时，b端口的二象限逆变器的第一开关管、第二开关管、第三开关管和第四开关管都关断，流经a端口处绕组电感的电流i1a线性上升，b端口处绕组电感没有电流流过；若，且，则光伏系统多端口DC-DC转换器a端口处的第一开关管和第四开关管导通，第二开关管和第三开关管关断，b端口处的第一开关管和第四开关管导通，第二开关管和第三开关管关断，此时流经a端口处绕组电感的电流i1a线性上升，b端口处绕组电感的电流i1b也同时线性上升；其中L1为高频变压器输入绕组电感，L2为高频变压器输出绕组电感，N为输入与输出绕组之间的匝数比，Va、Vb为两个端口的光伏电容电压，Vo为稳压电容电压、VD为多端口DC-DC转换器的输出电压，Cpv为光伏电容，C为稳压电容；S3：a端口二象限逆变器的第一开关管与第三开关管关断，第四开关管导通，与第二开关管反并联的二极管开通；b端口二象限逆变器的第一开关管与第四开关管导通，第二开关管与第三开关管关断；此时流经a端口处绕组电感的电流i1a自由通过第四开关管S4a和D2a，将a端口处绕组电感L1a存储的能量通过整流器放电到输出侧；S4：a端口二象限逆变器的第一开关管、第二开关管、第三开关管和第四开关管都关断；b端口二象限逆变器的第一开关管与第四开关管导通，第二开关管与第三开关管关断，则为低电压端口二象限逆变器b端口输出侧提供电源；S5：a端口二象限逆变器的第一开关管、第二开关管、第三开关管和第四开关管都关断；b端口二象限逆变器的第一开关管与第三开关管关断，第四开关管导通，与第二开关管反并联的二极管开通；则流经b端口处绕组电感和次级侧绕组电感中存储的能量通过b端口二象限逆变器的第四开关管、b端口二象限逆变器的第二电容和整流器转移到负载侧；S6：a端口二象限逆变器的第一开关管、第二开关管、第三开关管和第四开关管都关断；b端口二象限逆变器的第一开关管、第二开关管、第三开关管和第四开关管都关断，则为高频变压器断电状态，完成正半周期电压转换过程；S7：若，且，则光伏系统多端口DC-DC转换器a端口的二象限逆变器的第一开关管和第四开关管关断，第二开关管和第三开关管导通，同时，b端口的二象限逆变器的第一开关管、第二开关管、第三开关管和第四开关管都关断，流经a端口处绕组电感的电流i1a线性上升，b端口处绕组电感没有电流流过；若，且，则光伏系统多端口DC-DC转换器a端口处的第一开关管和第四开关管关断，第二开关管和第三开关管导通，b端口处的第一开关管和第四开关管关断，第二开关管和第三开关管导通，此时流经a端口处绕组电感的电流i1a线性上升，b端口处绕组电感的电流i1b也同时线性上升；其中L1为高频变压器输入绕组电感，L2为高频变压器输出绕组电感，N为输入与输出绕组之间的匝数比，Va、Vb为两个端口的光伏电容电压，Vo为稳压电容电压、VD为多端口DC-DC转换器的输出电压，Cpv为光伏电容，C为稳压电容；S8：a端口二象限逆变器中与第二开关管反并联的二极管开通，第三开关管导通，第二开关管与第四开关管关断；b端口二象限逆变器的第一开关管与第四开关管关断，第二开关管与第三开关管到导通；此时流经a端口处绕组电感的电流自由通过第四开关管和第一电容，将a端口处绕组电感存储的能量通过整流器放电到输出侧；S9：a端口二象限逆变器的第一开关管、第二开关管、第三开关管和第四开关管都关断；b端口二象限逆变器的第一开关管与第四开关管关断，第二开关管与第三开关管导通，则为低电压端口二象限逆变器b端口输出侧提供电源；S10：a端口二象限逆变器的第一开关管、第二开关管、第三开关管和第四开关管都关断；b端口二象限逆变器中与第一开关管反并联的二极管导通，第三开关管导通，第二开关管与第四开关管关断；则流经a端口处绕组电感和次级侧绕组电感中存储的能量通过b端口二象限逆变器的第一开关管、与第一开关管反并联的电容和整流器转移到负载侧；S11：a端口二象限逆变器的第一开关管、第二开关管、第三开关管和第四开关管都关断；b端口二象限逆变器的第一开关管、第二开关管、第三开关管和第四开关管都关断，完成负半周期电压转换过程，同时完成一个周期电压转换过程。

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