基于双耦合电感和单开关的零输入电流纹波高增益变换器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明设及电力电子领域的直流-直流变换器，具体的说设及一种基于双禪合电 感和单开关的零输入电流纹波高增益变换器。
【背景技术】
[0002]升压变换器广泛应用于诸多工业领域，如光伏发电系统，蓄电池能量管理系统，PFC电路W及IPS等场合，传统升压变换器具有升压增益不高、开关管电压应力大和二极管 反向恢复的电流大等缺点。近年来，高增益变换器成为电力电子领域的研究热点，并取得了 很多成果。禪合电感升压变换器电压增益高，开关管电压应力比传统变换器大幅度降低，二 极管反向恢复电流减小，具有更小的变换器体积和成本。但是，其缺点也很明显，如漏感能 量得不到回收，直接影响变换器能量传输效率；如输入电流纹波较大，不能满足蓄电池等要 求输入电流小纹波的要求。因此，研究零输入电流纹波高增益变换器，具有重要的理论意义 和应用价值。
[0003] 关于输入电流零纹波变换器的研究，已有相关的技术方案公布。对于中国专利号 201410168450. 1发明专利提出的："低输入电流纹波单开关高增益变换器"。其所述的低输 入电流纹波的实现条件是通过调节电感的大小来达到滤除纹波的效果，虽然在输入电流纹 波上有一定的抑制，但也增加了变换器的体积，同时损耗也增加。
[0004]另外，关于使用禪合电感技术来提高变换器电压增益的方案有很多，但未设计相 关的漏感能量回收电路。虽然在电压增益上有很大提高，但是效率没有得到改善。比如中 国专利号201310377481. 3发明专利提出的："一种两绕组禪合电感倍压式单开关高增益变 换器"。其通过开关电感、电容的倍压功能，实现了变换器高电压增益，但是没有漏感能量的 回收电路，效率比较低。
【发明内容】
阳0化]1.本发明要解决的技术问题：
[0006] 为了解决W上背景提出的缺陷，本发明公布一种零输入电流纹波，低开关电压应 力，高效率，高增益的单开关管变换器。
[0007] 2.技术方案
[000引为了实现W上目的，本发明提供的技术方案为：
[0009] 提出的双禪合电感单开关非隔离式零输入电流纹波高增益变换器，包括直流输入 电源，两对禪合电感（Ti、T2)，第一续流二极管，第二续流二极管，储能电容，可控的功率开关 管，巧位二极管，第一倍压储能电容，第二倍压储能电容，第=倍压储能电容，第=续流二极 管，输出二极管，输出电容，负载。
[0010]直流输入电源的正极与禪合电感化）的第一绕组同名端相连，负极则与储能电容 的负端和功率开关管的源极相连，禪合电感（Tl)的第一绕组的另一端分别与第一续流二极 管和第二续流的正极相连，第一续流二极管的负极与功率开关管的漏极相连，第二续流二 极管的负极与储能电容的正端和禪合电感（Tl)的第二绕组的同名端连在一个结点上，禪合 电感（Tl)的第二绕组的另一端和巧位二极管的正极W及第一倍压电容的负端都连到开关 管的漏极上，第一中间倍压储能电容的正端与禪合电感灯2)的原边绕组同名端相连，巧位 二极管的负极与第二倍压储能电容的正端W及第=续流二极管的正极相连，禪合电感灯2) 的原边另一端和副边绕组的另一端与巧位二极管的负极连在一个结点上，第=倍压储能电 容的负端连在禪合电感的副边绕组的同名端上，正端则与第=续流二极管的负极和输出二 极管的正极连在一个结点上，输出二极管的负极接输出电容的正端，输出电容的负端和第 二倍压电容的另一端都连在开关管的源极上，输出电容两端的电压就是输出电压。 W11] 所述的变换器借助禪合电感化），调节其一、二次侧应数比和禪合系数满足一、二 次侧应数比大于1，并使互感满足M= (1-0化2。
[0012] 所述的变换器借助禪合电感灯2)和倍压电容，合理配置禪合电感Tz的应数比，使 占空比工作在0. 5左右。
[0013] 整个拓扑只用一个可控的开关管，并采用非隔离式的电路拓扑结构。
[0014] 储能电容咕、C2、C3、Ca)皆可选小容值CBB电容。
[0015] 所述的变换器不仅可W借助倍压储能电容提高变换器的电压增益，由电容和二极 管组成能量回收电路。
[0016] 本发明所提出的一种基于双禪合电感和单开关的零输入电流纹波高增益变换器 在禪合电感（Tl)和灯2)电流都处于连续工作模式时，可分为5个工作模态：
[0017] 工作模态1 :开关管导通，储能电容（Ci)和第二倍压储能电容佑）都处于放电模 态，巧位二极管值3)关断，倍压储能电容（C2、C4)处于充电模态。
[0018]工作模态2 :开关管关断，储能电容咕）和第二倍压储能电容佑）都处于充电模 态，巧位二极管值3)导通，倍压储能电容（C2、C4)也处于充电模态。
[0019]工作模态3:开关管关断，储能电容咕）和第二倍压储能电容佑）都处于充电模 态，巧位二极管值3)导通，倍压储能电容（C2、C4)处于放电模态。
[0020] 工作模态4 :开关管关断，储能电容咕）和第二倍压储能电容佑）都处于充电模 态，巧位二极管值3)关断，倍压储能电容（C2、C4)处于放电模态。
[0021] 工作模态5:开关管导通，储能电容（Ci)处于放电模态，第二倍压储能电容佑）处 于充电模态，巧位二极管值3)关断，倍压储能电容（C2、C4)处于放电模态。
[0022] 工作模态5结束后，回到工作模态1，进入下一个工作周期。
[0023] 3.采用上述技术方案带来的有益效果：
[0024] (1)借助一次侧电感化1)和二次侧电感化2)禪合，并选择适当的应数比和禪合系 数，使输入电流实现零纹波效果，减小了变换器的体积和重量。
[0025] 似可W通过调节禪合电感灯2)的应数比，大幅度提高了变换器电压增益。
[0026] (3)采用双禪合电感的技术方案，减小了开关电压应力，可选择较小电压电流等级 的开关管和二极管，减小了变换器的体积和成本。
[0027] (4)采用双禪合电感减小电路中的电流尖峰电压尖峰，可W选择小容值CBB电容， 达到相同的滤波效果，延长了变换器的使用寿命。
[002引 （5)由倍压储能电容和二极管W及禪合电感副边侧组成的能量回收电路，吸收了 漏感能量，提高了变换器效率。
【附图说明】
[0029] 图1是本发明提供的一种基于双禪合电感和单开关的零输入电流纹波高增益变 换器的拓扑图
[0030] 图2是本发明提供的一种基于双禪合电感和单开关的零输入电流纹波高增益变 换器工作模态1的等效电路图
[0031] 图3是本发明提供的一种基于双禪合电感和单开关的零输入电流纹波高增益变 换器工作模态2的等效电路图
[0032] 图4是本发明提供的一种基于双禪合电感和单开关的零输入电流纹波高增益变 换器工作模态3的等效电路图
[0033] 图5是本发明提供的一种基于双禪合电感和单开关的零输入电流纹波高增益变 换器工作模态4的等效电路图
[0034] 图6是本发明提供的一种基于双禪合电感和单开关的零输入电流纹波高增益变 换器工作模态5的等效电路图
[0035] 图中的符号说明：
[0036] Vm:直流输入电源；L1:禪合电感灯1) 一次侧；Lz:禪合电感灯1)二次侧；rip:禪合 电感化）的原边侧；rv禪合电感（Tz)的副边侧；Cl:储能电容；Q巧控的功率开关管；Di: 第一续流二极管；〇2:第二续流二极管；D4:第=续流二极管；D3:巧位二极管；C2:第一倍压 储能电容；Cs:第二倍压储能电容；C4:第S倍压储能电容；D。:输出二极管；C。:输出滤波电 容；R:负载电阻。
【具体实施方式】
[0037] 如图1所示，基于双禪合电感和单开关的零输入电流纹波高增益变换器，其特征 在于：包括直流输入电源（VJ，由第一绕组化1)和第二绕组化2)组成的禪合电感化），第 一续流二极管值1)，第二续流二极管值2)，储能电容（Cl),可控的功率开关管（Q)，巧位二极 管值3)，由原边绕组（Dp)和副边绕组知）组成的禪合电感灯2)，第一倍压储能电容也)，第 二倍压储能电容（Cs)，第=倍压储能电容（C4)，第=续流二极管值4)，输出二极管值。)，输出 电容（C。)，输出负载。
[0038] 所述的直流输入电源（VJ的正极与禪合电感（Tl)的第一绕组同名端相连，负极 则与储能电容（Cl)的负端和功率开关管的源极相连，禪合电感（Tl)的第一绕组的另一端分 别与第一续流二极管值1)和第二续流二极管值2)的正极相连，第一续流二极管值1)的负极 与功率开关管（曲的漏极相连，第二续流二极管值2)的负极与储能电容（Cl)的正端和禪合 电感化