一种低输入电压高直流增益的车载太阳能发电装置的制作方法

本实用新型涉及太阳能光伏发电的技术领域，尤其是指一种低输入电压高直流增益的车载太阳能发电装置。

背景技术：

随着能源危机的进一步恶化，新能源汽车受到了整个社会的广泛关注。然而，在车载太阳能板光伏发电中，由于太阳能光伏板和电池组输出的直流电压较低，使得逆变器的输出电压无法满足车载热电设备以及压缩机等模块的用电需求，往往需要将多个电池组串来起来提高输入电压。这种方法一方面增加了载具的负荷，另一方面大大降低了系统的可靠性。同时，传统Boost直流升压变换器必须工作在占空比接近1时才能获得较高的直流电压增益，这使得开关损耗大大增加。因此需要具有高直流增益的太阳能发电装置，该装置结合了开关电感升压单元与开关Z源网络各自的升压特性，使得直流变换器部分具有更高的输出电压增益，在车载光伏板与电池组电压较低的情况下，亦能给逆变器提供较高的电压输入，从而驱动车载热电系统与压缩机。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提出了一种结构紧凑、安全可靠的低输入电压高直流增益的车载太阳能发电装置。

为实现上述目的，本实用新型所提供的技术方案为：一种低输入电压高直流增益的车载太阳能发电装置，包括依次相接的车载光伏板、电池组、低输入电压高直流增益开关电感-开关Z源变换器、逆变器、车载热电系统与压缩机模块，所述车载光伏板通过将采集到的太阳能转化为电能存储于电池组，所述电池组的电压作为低输入电压高直流增益开关电感-开关Z源直流变换器的输入，由所述低输入电压高直流增益开关电感-开关Z源直流变换器进行升压变换后给逆变器供电，所述逆变器驱动车载热电系统与压缩机模块；

所述低输入电压高直流增益开关电感-开关Z源变换器包括依次串联在一起的输入端电压源、开关电感Z源升压网络、开关Z源输出网络；

所述开关电感Z源升压网络包括第一电解电容、第二电解电容、第四二极管、第一开关电感网络与第二开关电感网络，所述第一电解电容和第二电解电容的电容值相等；所述第一开关电感网络包括第一二极管、第二二极管、第三二极管、第一电感与第二电感；所述第二开关电感网络包括第五二极管、第六二极管、第七二极管、第三电感与第四电感；所述第一电感、第二电感、第三电感与第四电感的电感值相等；所述第四二极管的阳极与输入端电压源的正极相连接；所述第四二极管的阴极、第一开关电感网络的正极端和第一电解电容的正极端相连接；所述第一开关电感网络的负极端和第二电解电容的正极端相连接；所述第一电解电容的负极端与第二开关电感网络的正极端相连接；所述第二开关电感网络的负极端、第二电解电容的负极端与输入端电压源的负极相连接；所述第一电感的一端、第一二极管的阳极相连接，构成第一开关电感网络的正极端；所述第一电感的另一端、第二二极管的阳极与第三二极管的阳极相连接；所述第一二极管的阴极、第二二极管的阴极与第二电感的一端相连接；所述第二电感的另一端、第三二极管的阴极相连接，构成第一开关电感网络的负极端；所述第三电感的一端、第五二极管的阳极相连接，构成第二开关电感网络的正极端；所述第三电感的另一端、第六二极管的阳极与第七二极管的阳极相连接；所述第五二极管的阴极、第六二极管的阴极与第四电感的一端相连接；所述第四电感的另一端、第七二极管的阴极相连接，构成第二开关电感网络的负极端；

所述开关Z源输出网络包括第一开关管、第二开关管、第八二极管、第九二极管、第三电解电容与电源输出端口；所述第一开关管的漏极与第八二极管的阳极相连接；所述第一开关管的源极、第三电解电容的负极端、电源输出端口的负极与第九二极管的阳极相连接；所述第八二极管的阴极、第三电解电容的正极端、电源输出端口的正极与第二开关管的漏极相连接；所述第九二极管的阴极与第二开关管的源极相连接；

所述开关电感Z源升压网络中第一开关电感网络的负极端、第二电解电容的正极端与开关Z源输出网络的第一开关管的漏极、第八二极管的阳极相连接；所述开关Z源输出网络中第九二极管的阴极、第二开关管的源极与第二开关电感网络的正极端、第一电解电容的负极端相连接。

本实用新型与现有技术相比，具有如下优点与有益效果：

本实用新型结合了开关电感升压单元与开关Z源网络各自的升压特性，使得直流变换器部分具有更高的输出电压增益，在车载光伏板与电池组电压较低的情况下，亦能给逆变器提供较高的电压输入，从而驱动车载热电系统与压缩机。

附图说明

图1是本实用新型的低输入电压高直流增益的车载太阳能发电装置结构图。

图2是本实用新型的低输入电压高直流增益开关电感-开关Z源变换器进行模态分析的简化等效图。

图3a、图3b分别是低输入电压高直流增益开关电感-开关Z源变换器工作状态等效电路图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型作进一步说明。

参见图1和图2所示，本实施例所提供的低输入电压高直流增益的车载太阳能发电装置，包括依次相连的车载光伏板1、电池组2、低输入电压高直流增益开关电感-开关Z源变换器3、逆变器4、车载热电系统与压缩机模块5。车载光伏板1通过将采集到的太阳能转化为电能存储于电池组2中；电池组2的电压作为低输入电压高直流增益开关电感-开关Z源直流变换器3的输入；由低输入电压高直流增益开关电感-开关Z源直流变换器3进行升压变换后给逆变器4供电；逆变器4驱动车载热电系统与压缩机模块5。

所述的低输入电压高直流增益开关电感-开关Z源变换器3包括依次串联在一起的输入端电压源Vin、开关电感Z源升压网络X、开关Z源输出网络Y。

所述开关电感Z源升压网络X包括第一电解电容C1、第二电解电容C2、第四二极管D4、第一开关电感网络X1与第二开关电感网络X2；所述第一电解电容C1和第二电解电容C2的电容值相等；第一开关电感网络X1包括第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第一电感L1与第二电感L2；第二开关电感网络X2包括第五二极管D5、第六二极管D6、第七二极管D7、第三电感L3与第四电感L4；所述第一电感L1、第二电感L2、第三电感L3与第四电感L4的电感值相等；所述第四二极管D4的阳极与输入端电压源Vin的正极相连接；所述第四二极管D4的阴极、第一开关电感网络X1的正极端a和第一电解电容C1的正极端相连接；所述的第一开关电感网络X1的负极端b和第二电解电容C2的正极端相连接；所述第一电解电容C1的负极端与第二开关电感网络X2的正极端c相连接；所述第二开关电感网络X2的负极端d、第二电解电容C2的负极端与输入端电压源Vin的负极相连接；所述第一电感L1的一端、第一二极管D1的阳极相连接，构成第一开关电感网络X1的正极端a；所述第一电感L1的另一端、第二二极管D2的阳极与第三二极管D3的阳极相连接；所述第一二极管D1的阴极、第二二极管D2的阴极与第二电感L2的一端相连接；所述第二电感L2的另一端、第三二极管D3的阴极相连接，构成第一开关电感网络X1的负极端b；所述第三电感L3的一端、第五二极管D5的阳极相连接，构成第二开关电感网络X2的正极端c；所述第三电感L3的另一端、第六二极管D6的阳极与第七二极管D7的阳极相连接；所述第五二极管D5的阴极、第六二极管D6的阴极与第四电感L4的一端相连接；所述第四电感L4的另一端、第七二极管D7的阴极相连接，构成第二开关电感网络X2的负极端d。

所述开关Z源输出网络Y包括第一开关管S1、第二开关管S2、第八二极管D8、第九二极管D9、第三电解电容C3与电源输出端口Vo；所述的第一开关管S1的漏极与第八二极管D8的阳极相连接；所述的第一开关管S1的源极、第三电解电容C3的负极端、电源输出端口Vo的负极与第九二极管D9的阳极相连接；所述第八二极管D8的阴极、第三电解电容C3的正极端、电源输出端口Vo的正极与第二开关管S2的漏极相连接；所述的第九二极管D9的阴极与第二开关管S2的源极相连接。

所述开关电感Z源升压网络X中第一开关电感网络X1的负极端b、第二电解电容C2的正极端与开关Z源输出网络Y的第一开关管S1的漏极、第八二极管D8的阳极相连接；所述开关Z源输出网络Y中的第九二极管D9的阴极、第二开关管S2的源极与第二开关电感网络X2的正极端c、第一电解电容C1的负极端相连接。

图3a、图3b给出了本实施例上述车载太阳能发电装置中低输入电压高直流增益开关电感-开关Z源变换器电路的工作过程等效电路图。图3a、图3b分别表示开关管导通与开关管关断的等效电路图。图中实线表示变换器中有电流流过的部分，虚线表示变换器中无电流流过的部分。

以上所述实施例只为本实用新型之较佳实施例，并非以此限制本实用新型的实施范围，故凡依本实用新型之形状、原理所作的变化，均应涵盖在本实用新型的保护范围内。