变结构电压变换电路、设备和控制方法和存储介质技术

本申请涉及一种变结构电压变换电路、设备和控制方法和存储介质，所述变结构电压变换电路包括主电路单元、电压检测单元、电流检测单元、主控制单元、开关管驱动单元及结构选择单元。其中，主电路单元，根据结构选择信号选择变结构电压变换电路的主电路结构，以将输入电压变换到预设的第一电压参考值；电压检测单元及电流检测单元分别用于检测出主电路单元的输出电压V

【技术实现步骤摘要】
变结构电压变换电路、设备和控制方法和存储介质


[0001]本申请涉及电压变换
，特别是涉及一种变结构电压变换电路、设备和控制方法和存储介质。

技术介绍

[0002]能源是人类社会发展的根本，化石能源的日益枯竭以及环境问题使得清洁的可再生能源成为二十一世纪的主题，在清洁能源中，光伏格外受到青睐。而电力电子变换器是让光伏发电并入能源系统中的重要一环。
[0003]光伏系统随着光照强度的变换，输出的电压也会随之波动。然而传统的电力电子变换器由于拓扑结构是固定的，电压变换比往往是固定的。这使得变换器难以在光伏输出电压波动剧烈的情况下难以输出满足要求的电压。并且随着分布式发电系统越来越复杂，变换器工作中遇到的干扰也越来越多，传统的闭环控制系统也越来越难以满足要求。
[0004]因此，如何设计一种拓扑结构可以改变的变结构电压变换电路，使其不仅能够通过改变拓扑结构从而改变电压变换比来满足不同输入情况下的要求，又可以通过改变拓扑来应对系统中的突发情况，是本领域人员亟需解决的关键问题。

技术实现思路

[0005]基于此，有必要针对以上技术问题，提供一种变结构电压变换电路、设备和控制方法和存储介质，解决传统变换器因为拓扑无法改变从而无法满足多种工况的输出及复杂工况带来的稳定性问题。
[0006]本申请一方面提供了一种变结构电压变换电路，如图1所示，图1为本申请一个实施例中提供的变结构电压变换电路的结构及拓扑示意图。包括主电路单元，用于根据结构选择信号选择变结构电压变换电路的主电路结构，并且用于根据开关信号控制开关管动作，以将输入电压变换到预设的第一电压参考值V
ref1
；
[0007]其中，通过改变主电路单元中第一继电器J1、第二继电器J2、第三继电器J3以及第四继电器J4的通断，改变变结构电压变换电路的主电路单元的结构；通过改变主电路单元中开关管S的占空比来改变所述变结构电压变换电路的电压变换比；
[0008]电压检测单元，输入端与主电路单元的输出端连接，输出端与主控制单元的第二输入端相连，用于检测出主电路单元的输出电压V
o
并传输给主控制单元；
[0009]电流检测单元，输入端与主电路单元中的直流输入电源V
in
的输出端连接，输出端与主控制单元的第二输入端相连，用于检测出主电路单元的输出电流I
o
并传输给主控制单元；
[0010]主控制单元，第一输入端与电流参考值I
ref
连接；第二输入端与第一电压参考值V
ref1
连接；第三输入端与电流检测单元的输出端连接；第四输入端与电压检测单元的输出端连接；第一输出端与结构选择单元的输入端连接；第四输出端与开关管驱动单元的输入端连接；用于根据主电路单元的输出电压V
o
、输出电流I
o
、第一电压参考值V
ref1
及电流参考
值I
ref
计算出实时负载值V
p
并传输给开关管驱动单元，且根据实时负载值V
p
、主电路单元的输出电压V
o
和输出电流I
o
计算出使主电路单元输出电压回到预设值的占空比d并传输给开关管驱动电路；
[0011]开关管驱动电路，输入端与主控制单元的第二输出端相连，输出端与主电路单元中的开关管S的第三端连接，用于根据占空比d进行电压电流放大，输出足以驱动开关管S的PWM信号；
[0012]结构选择单元，输入端与主电路单元的第一输出端连接，第一输出端与主电路单元中的第一继电器J1的信号端连接，第二输出端与主电路单元中的第二继电器J2的信号端连接，第三输出端与主电路单元中的第三继电器J3的信号端连接，第四输出端与主电路单元中的第四继电器J4的信号端连接；所述结构选择单元将电压划分为三个电压区间，根据实时负载值V
p
所在电压区间，输出第一结构选择信号a1至主电路单元中的第一继电器J1的信号端，输出第二结构选择信号a2至主电路单元中的第二继电器J2的信号端，输出第三结构选择信号a3至主电路单元中的第三继电器J3的信号端，输出第四结构选择信号a4至主电路单元中的第四继电器J4的信号端，从而选择主电路单元的结构；
[0013]在其中一个实施例中，所述主电路单元直流输入电源V
in
、第一电感L1、第二电感L2、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、第五电容C5、第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4、开关管S、负载R1、第一继电器J1、第二继电器J2、第三继电器J3和第四继电器J4；
[0014]所述直流输入电源V
in
的正极与所述第一电感L1的第一端连接；所述第一电感L1的第二端与所述开关管S的第一端、所述第二继电器J2的公共端及所述第三继电器J3的公共端连接；所述第二继电器J2的常闭端与所述第二电容C2的第一端及所述第一二极管D1的阳极连接；所述第三继电器J3的常开端与所述第一电容C1的第一端连接；所述第二电容C2的第二端与所述第二二极管D2的阴极及所述第四二极管D4的阳极连接；所述第一二极管D1的阴极与所述第二二极管D2的阳极及所述第三电容C3的第一端连接；所述第四二极管D4的阴极与所述第五电容C5及所述第一继电器J1的常闭端连接；所述第一电容C1的第二端与所述第三二极管D3的阳极及所述第二电感L2的第一端连接；所述第二电感L2的第二端与所述第四电容C4的第二端及所述第四继电器J4的常开端连接；所述负载R1的第一端与所述第一继电器J1的公共端连接；所述负载R1的第二端与所述第四继电器J4的公共端连接；所述直流输入电源V
in
的第二端与所述开关管S的第三端、所述第三电容C3的第二端、所述第三二极管D3的阴极、所述第四电容C4的第一端及所述第四继电器J4的常开端连接。
[0015]在其中一个实施例中，所述的变结构电压变换电路的主电路，其特征在于，通过改变所述的变结构电压变换电路结构选择器信号端的状态，即通过改变所述第一继电器J1、所述第二继电器J2、所述第三继电器J3和所述第四继电器J4的信号端的状态，从而使变结构电压变换电路的主电路单元的结构发生变化，主单元结构分别有结构1、结构2及结构3，所对应的继电器信号端状态及电压变换比G如下：
[0016]结构1，如图3所示，图3为本申请一个实施例中提供的变结构电压变换电路的结构1的状态及拓扑示意图。对应所述第一继电器J1的信号端为低电平、所述第二继电器J2的信号端为低电平、所述第三继电器J3的信号端为低电平、所述第四继电器J4的信号端为低电平，即所述第一继电器J1的常闭端闭合、所述第二继电器J2的常闭端闭合、所述第三继电器
J3的常闭端闭合、所述第四继电器J4的常闭端闭合，此时电压变换比
[0017]结构2，如图4所示，图4为本申请一个实施例中提供的变结构电压变换电路的结构本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种变结构电压变换电路，其特征在于，包括：主电路单元，用于根据结构选择信号选择变结构电压变换电路的主电路结构，并且用于根据开关信号控制开关管动作，以将输入电压变换到预设的第一电压参考值V
ref1
；其中，通过改变主电路单元中第一继电器J1、第二继电器J2、第三继电器J3以及第四继电器J4的通断，改变变结构电压变换电路的主电路单元的结构；通过改变主电路单元中开关管S的占空比来改变所述变结构电压变换电路的电压变换比；电压检测单元，输入端与主电路单元的输出端连接，输出端与主控制单元的第二输入端相连，用于检测出主电路单元的输出电压V
o
并传输给主控制单元；电流检测单元，输入端与主电路单元中的直流输入电源V
in
的输出端连接，输出端与主控制单元的第二输入端相连，用于检测出主电路单元的输出电流I
o
并传输给主控制单元；主控制单元，第一输入端与电流参考值I
ref
连接；第二输入端与第一电压参考值V
ref1
连接；第三输入端与电流检测单元的输出端连接；第四输入端与电压检测单元的输出端连接；第一输出端与结构选择单元的输入端连接；第二输出端与开关管驱动单元的输入端连接；用于根据主电路单元的输出电压V
o
、输出电流I
o
、第一电压参考值V
ref1
及电流参考值I
ref
计算出实时负载值V
p
并传输给开关管驱动单元，且根据实时负载值V
p
、主电路单元的输出电压V
o
和输出电流I
o
计算出使主电路单元输出电压回到预设值的占空比d并传输给开关管驱动电路；开关管驱动电路，输入端与主控制单元的第二输出端相连，输出端与主电路单元中的开关管S的第三端连接，用于根据占空比d进行电压电流放大，输出足以驱动开关管S的PWM信号；结构选择单元，输入端与主电路单元的第一输出端连接，第一输出端与主电路单元中的第一继电器J1的信号端连接，第二输出端与主电路单元中的第二继电器J2的信号端连接，第三输出端与主电路单元中的第三继电器J3的信号端连接，第四输出端与主电路单元中的第四继电器J4的信号端连接；所述结构选择单元将电压划分为三个电压区间，根据实时负载值V
p
所在电压区间，输出第一结构选择信号a1至主电路单元中的第一继电器J1的信号端，输出第二结构选择信号a2至主电路单元中的第二继电器J2的信号端，输出第三结构选择信号a3至主电路单元中的第三继电器J3的信号端，输出第四结构选择信号a4至主电路单元中的第四继电器J4的信号端，从而选择主电路单元的结构。2.根据权利要求1所述的变结构电压变换电路，其特征在于，所述主电路单元包括直流输入电源V
in
、第一电感L1、第二电感L2、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、第五电容C5、第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4、开关管S、负载R1、第一继电器J1、第二继电器J2、第三继电器J3和第四继电器J4；所述直流输入电源V
in
的正极与所述第一电感L1的第一端连接；所述第一电感L1的第二端与所述开关管S的第一端、所述第二继电器J2的公共端及所述第三继电器J3的公共端连接；所述第二继电器J2的常闭端与所述第二电容C2的第一端及所述第一二极管D1的阳极连接；所述第三继电器J3的常开端与所述第一电容C1的第一端连接；所述第二电容C2的第二端与所述第二二极管D2的阴极及所述第四二极管D4的阳极连接；所述第一二极管D1的阴极与所述第二二极管D2的阳极及所述第三电容C3的第一端连接；所述第四二极管D4的阴极与所述第五电容C5及所述第一继电器J1的常闭端连接；所述第一电容C1的第二端与所述第三二
极管D3的阳极及所述第二电感L2的第一端连接；所述第二电感L2的第二端与所述第四电容C4的第二端及所述第四继电器J4的常开端连接；所述负载R1的第一端与所述第一继电器J1的公共端连接；所述负载R1的第二端与所述第四继电器J4的公共端连接；所述直流输入电源V
in
的第二端与所述开关管S的第三端、所述第三电容C3的第二端、所述第三二极管D3的阴极、所述第四电容C4的第一端及所述第四继电器J4的常开端连接。3.根据权利要求1或2所述的变结构电压变换电路，其特征在于，通过改变所述的变结构电压变换电路中的结构选择器信号端的状态，即通过改变所述第一继电器J1、所述第二继电器J2、所述第三继电器J3和所述第四继电器J4的信号端的状态，从而使变结构电压变换电路的主电路单元的结构发生变化，主单元结构分别有结构1、结构2及结构3，所对应的继电器信号端状态及电压变换比G如下：结构1，对应所述第一继电器J1的信号端为低电平、所述第二继电器J2的信号端为低电平、所述第三继电器J3的信号端为低电平、所述第四继电器J4的信号端为低电平，即所述第一继电器J1的常闭端闭合、所述第二继电器J2的常闭端闭合、所述第三继电器J3的常闭端闭合、所述第四继电器J4的常闭端闭合，此时电压变换比结构2，对应所述第一继电器J1的信号端为低电平、所述第二继电器J2的信号端为低电平、所述第三继电器J3的信号端为高电平、所述第四继电器J4的信号端为高电平，即所述第一继电器J1的常闭端闭合、所述第二继电器J2的常闭端闭合、所述第三继电器J3的常开端闭合、所述第四继电器J4的常开端闭合，此时电压变换比结构3，对应所述第一继电器J1的信号端为高电平、所述第二继电器J2的信号端为高电平、所述第三继电器J3的信号端为高电平、所述第四继电器J4的信号端为低电平，即所述第一继电器J1的常开端闭合、所述第二继电器J2的常开端闭合、所述第三继电器J3的常开端闭合、所述第四继电器J4的常闭端闭合，此时电压变换比4.根据权利要求1所述的变结构电压变换电路，其特征在于，所述主控制单元通过公式计算实时负载值；占空比d通过公式计算实时负载值；占空比d通过公式得到，其中第一控制系数K1、第二控制系数K2、第三控制系数K3、第四控制系数K4、第五控制系数K5及第六控制系数K6应根据实际工况给定。5.根据权利要求1所述的变结构电压变换电路，其特征在于，所述结构选择单元包括第一比较器COMP1、第二比较器COMP2、第一与门AND1、第二与门AND2、或门OR、异或门XOR、第一非门INV1，第二非门INV2，第三非门INV3，第四非门INV4，第二电阻R2，第三电阻R3，第四电阻
R4，第五电阻R5，第六电阻R6，第七电阻R7，第八电阻R8，第九电阻R9，第十电阻R
10
，第十一电阻R
11
，第十二电阻R
12
，第十三电阻R
13
，第十四电阻R
14
、第十五电阻R
15
，第十六电阻R
16
，第十七电阻R
17
，第一三极管Q1，第二三极管Q2，第三三极管Q3，第四三极管Q4，第二参考电压V
ref2
及第三参考电压V
ref3
；所述第一比较器COMP1的正输入端与所述主控制单元的第一输出端及所述第二比较器COMP2的正输入端连接；所述第一比较器COMP1的负输入端与所述第二参考电压V
ref2
连接；所述第二比较器COMP2的负输入端与所述第三参考电压V
ref3
连接；所述第一比较器COMP1的输出端与所述第一与门AND1的第一端输入端、所述第二与门AND2的第一端输入端、所述或门OR的第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：廖宇凯，张桂东，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：