一种高压增益升压cuk电路及控制方法、控制装置与流程

与所述二极管d1的阴极连接，阴极通过所述电容c2与所述功率开关s3的漏极连接；所述二极管d4的阳极与所述功率开关s3的漏极连接，阴极与所述二极管d3的阳极连接；
9.所述光伏输入的电压小于所述蓄电池电压。
10.进一步的，所述光伏输入的负极接地。
11.进一步的，所述电感l2未与所述二极管d5连接的一端通过电容c0与所述二极管d3的阴极连接，所述电容c0的两端与负载的两端连接。
12.第二部分
13.一种高压增益升压cuk电路的控制方法，用于控制第一部分中任意一种高压增益升压cuk电路，
14.当所述光伏输入的输入功率大于负载端的负载功率时，所述功率开关s1断开，所述功率开关s1断开，所述功率开关s2、s3导通；
15.当所述光伏输入的输入功率小于负载端的负载功率时，且所述光伏输入和所述蓄电池输入的输入功率不为0时，所述功率开关s2断开，所述功率开关s1、s3导通；
16.当所述光伏输入的输入功率为0时，所述功率开关s2、s3断开，所述功率开关s1导通；
17.当所述光伏输入的输入功率小于负载端的负载功率时，且所述光伏输入和所述蓄电池输入的输入功率为0时，所述功率开关s1、s2断开，所述功率开关s3导通。
18.第三部分
19.一种高压增益升压cuk电路的控制装置，包括存储模块，所述存储模块用于存储第二部分中所述的高压增益升压cuk电路的控制方法，该控制装置对权利第一部分中任意一种高压增益升压cuk电路进行控制。
20.本发明具有如下有益效果：
21.1.该cuk电路通过集成式多端口dc/dc变换器解决了传统并联式结构能量利用率低和设计成高等问题,通过二极管电容电感倍增单元实现输入输出高增益,降低了主功率开关管上的电压电流应力。适用于含储能单元的新能源发电系统。
22.2.该cuk电路通过改进的cuk变换器的结构，实现了储能单元的接入，包括五个开关，实现光伏发电、电池充放电和高增益输出。
23.3.该cuk电路由于端口电压限制较宽松，可以灵活地设定负载电压水平，大大扩展了其应用范围。此外，由于电源和负载之间的单级功率转换，大大提高了转换器的效率。通过二极管电容升压单元同时实现输入输出电压高增益，降低了主功率开关管电压电流应力。
24.4.该控制方法能同时实现sido、diso、sis0多种工作状态的切换，各个端口之间实现一次电能转换，减少能量转换次数，提高能量利用率。
附图说明
25.图1为本发明的实施例的cuk电路示意图。
26.图2为本发明的实施例在双输入单输出状态下的输出电压及各元器件电压电流波形。
27.图3为本发明的实施例在单输入双输出状态下的输出电压及各元器件电压电流波
形。
28.图4为本发明的实施例在光伏输入单输入单输出状态下的输出电压及各元器件电压电流波形。
29.图5为本发明的实施例在蓄电池输入单输入单输出状态下的输出电压及各元器件电压电流波形。
具体实施方式
30.下面结合附图和具体实施例来对本发明进行详细的说明。
31.第一部分
32.实施例一
33.参考图1，一种高压增益升压cuk电路，包括输入单元和升压单元；
34.所述输入单元包括电感l1、l2，电容c3，功率开关s1、s2、s3，二极管d1、d2、d5；光伏输入的正极与所述二极管d1的阳极连接，负极与蓄电池输入的负极、所述功率开关s3的源极、所述二极管d5的阴极连接；所述电感l1的一端与所述二极管d1的阴极连接，另一端与所述功率开关s3的漏极连接；所述电容c3的一端与所述功率开关s3的漏极连接，另一端与所述二极管d5的阳极连接；所述二极管d2的阳极与所述功率开关s3的漏极连接，阴极与所述功率开关s1的源极连接；所述功率开关s2的漏极与所述蓄电池输入的正极连接；所述电感l2的一端与所述二极管d5的阳极连接；
35.所述升压单元包括电容c1、c2,二极管d3、d4，所述二极管d3的阳极通过所述电容c1与所述二极管d1的阴极连接，阴极通过所述电容c2与所述功率开关s3的漏极连接；所述二极管d4的阳极与所述功率开关s3的漏极连接，阴极与所述二极管d3的阳极连接；
36.所述光伏输入的电压小于所述蓄电池电压。
37.进一步的，所述光伏输入的负极接地。
38.进一步的，所述电感l2未与所述二极管d5连接的一端通过电容c0与所述二极管d3的阴极连接，所述电容c0的两端与负载的两端连接。
39.第二部分
40.实施例二
41.一种高压增益升压cuk电路的控制方法，用于控制权利第一部分中任意一种高压增益升压cuk电路，
42.当所述光伏输入的输入功率大于负载端的负载功率时，所述功率开关s1断开，所述功率开关s1断开，所述功率开关s2、s3导通；此时，cuk电路工作在单输入双输出(sido)模式下，所述光伏输入对负载和所述蓄电池输入进行供电，参考图2，为sido工况下所述光伏输入的输入电压u
pv
为30v时的输出电压及各元器件电压电流波形。
43.当所述光伏输入的输入功率小于负载端的负载功率时，且所述光伏输入和所述蓄电池输入的输入功率不为0时，所述功率开关s2断开，所述功率开关s1、s3导通；此时，cuk电路工作在双输入单输出(diso)模式下，光伏输入和蓄电池共同对负载进行供电，参考图3，为diso工况下，所述光伏输入的输入电压u
pv
为30v，所述蓄电池输入的输入电压ub为40v时的输出电压及各元器件电压电流波形。
44.当所述光伏输入的输入功率为0时，所述功率开关s2、s3断开，所述功率开关s1导
通；此时，cuk电路工作在蓄电池输入的单输入单输出(siso)模式下，所述蓄电池输入单独给负载供电，参考图4，为蓄电池输入的siso工况下，所述蓄电池输入的输入电压ub为40v时的输出电压及各元器件电压电流波形。
45.当所述光伏输入的输入功率小于负载端的负载功率时，且所述光伏输入和所述蓄电池输入的输入功率为0时，所述功率开关s1、s2断开，所述功率开关s3导通。此时，cuk电路工作在光伏输入的单输入单输出(siso)模式下，所述光伏输入单独给负载供电，参考图5，为光伏输入的siso工况下，所述光伏输入的输入电压u
pv
为30v时的输出电压及各元器件电压电流波形。
46.第三部分
47.一种高压增益升压cuk电路的控制装置，包括存储模块，所述存储模块用于存储第二部分中所述的高压增益升压cuk电路的控制方法，该控制装置对第一部分中任意一种高压增益升压cuk电路进行控制。
48.以上所述仅为本发明的例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。


技术特征：
1.一种高压增益升压cuk电路，其特征在于，包括输入单元和升压单元；所述输入单元包括电感l1、l2，电容c3，功率开关s1、s2、s3，二极管d1、d2、d5；光伏输入的正极与所述二极管d1的阳极连接，负极与蓄电池输入的负极、所述功率开关s3的源极、所述二极管d5的阴极连接；所述电感l1的一端与所述二极管d1的阴极连接，另一端与所述功率开关s3的漏极连接；所述电容c3的一端与所述功率开关s3的漏极连接，另一端与所述二极管d5的阳极连接；所述二极管d2的阳极与所述功率开关s3的漏极连接，阴极与所述功率开关s1的源极连接；所述功率开关s2的漏极与所述蓄电池输入的正极连接；所述电感l2的一端与所述二极管d5的阳极连接；所述升压单元包括电容c1、c2,二极管d3、d4，所述二极管d3的阳极通过所述电容c1与所述二极管d1的阴极连接，阴极通过所述电容c2与所述功率开关s3的漏极连接；所述二极管d4的阳极与所述功率开关s3的漏极连接，阴极与所述二极管d3的阳极连接；所述光伏输入的电压小于所述蓄电池电压。2.根据权利要求1所述高压增益升压cuk电路，其特征在于，所述光伏输入的负极接地。3.根据权利要求1所述高压增益升压cuk电路，其特征在于，所述电感l2未与所述二极管d5连接的一端通过电容c0与所述二极管d3的阴极连接，所述电容c0的两端与负载的两端连接。4.一种高压增益升压cuk电路的控制方法，用于控制权利要求1-3中任意一种高压增益升压cuk电路，其特征在于，当所述光伏输入的输入功率大于负载端的负载功率时，所述功率开关s1断开，所述功率开关s1断开，所述功率开关s2、s3导通；当所述光伏输入的输入功率小于负载端的负载功率时，且所述光伏输入和所述蓄电池输入的输入功率不为0时，所述功率开关s2断开，所述功率开关s1、s3导通；当所述光伏输入的输入功率为0时，所述功率开关s2、s3断开，所述功率开关s1导通；当所述光伏输入的输入功率小于负载端的负载功率时，且所述光伏输入和所述蓄电池输入的输入功率为0时，所述功率开关s1、s2断开，所述功率开关s3导通。5.一种高压增益升压cuk电路的控制装置，其特征在于，包括存储模块，所述存储模块用于存储权利要求4中所述的高压增益升压cuk电路的控制方法，该控制装置对权利要求1-3中任意一种高压增益升压cuk电路进行控制。

技术总结
本发明涉及一种高压增益升压cuk电路及控制方法、控制装置，电路包括输入单元和升压单元；输入单元包括电感L1、L2，电容C3，功率开关S1、S2、S3，二极管D1、D2、D5；光伏输入的正极与二极管D1的阳极连接，负极与蓄电池输入的负极、功率开关S3的源极、二极管D5的阴极连接；电感L1的一端与二极管D1的阴极连接，另一端与功率开关S3的漏极连接；电容C3的一端与功率开关S3的漏极连接，另一端与二极管D5的阳极连接；二极管D2的阳极与功率开关S3的漏极连接，阴极与功率开关S1的源极连接；功率开关S2的漏极与蓄电池输入的正极连接；电感L2的一端与二极管D5的阳极连接；本发明实现了多端口DC-DC变换器和高增益DC-DC变换器集成。DC变换器集成。DC变换器集成。


技术研发人员：张晓瑀 戴俊平 刘国钊 尚智宇 孙玉波 柳卫明 高勉伟 杨丹丹 谢鸿 严展鹏 冯馨以 闫冉阳 涂承谦
受保护的技术使用者：三峡大学
技术研发日：2021.12.14
技术公布日：2022/3/22