一种含开关电容的零电压开关高增益dc-dc变换器的制造方法

文档序号:9790349阅读:455来源:国知局
一种含开关电容的零电压开关高增益dc-dc变换器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及DC-DC变换,尤其是设及一种含开关电容的零电压开关高增益DC-DC变 换器。
【背景技术】
[0002] 随着全球能源短缺和环境污染等问题日益突出,太阳能光伏发电因其清洁、安全、 便利、高效等特点,已成为世界各国普遍关注和重点发展的新兴产业。近年来,太阳能光伏 发电技术得到了前所未有的发展,太阳能光伏并网发电成为太阳能利用的主要方式之一。 研究光伏并网发电技术对缓解能源危机、保护生态环境和保证经济的可持续发展具有重大 的现实意义。一般而言,分布式发电系统中光伏板、燃料电池和蓄电池的输出电压较低,必 须经过DC/DC电路升压才能满足后级并网逆变器的母线要求。为了提高整个系统效率,升压 变换器必须具有高增益、高效率的特点。
[0003] 传统型Boost变换器为了获得较高的电压增益,开关管的占空比几乎接近于1,运 将导致输入电流纹波增大,增加导通损耗,降低整个电路的转换效率。为了减小输入电流纹 波,一种采用两相交错并联结构的变换器被提出,但是运种变换器的电压增益与传统Boost 升压变换器相同。为了获得低占空比情况下的高电压增益,一种采用级联升压拓扑结构的 变换器被提出,但它控制方法复杂、电路效率较低。为了简化控制方法和提高电路效率,一 种带有累升电容的高增益升压直流变换器被提出,但相较于传统Boost变换器多了一个开 关管,且开关管存在电压尖峰问题,开关损耗大。而采用禪合电感构建高增益变换器的方 案,虽然实现了较大的电压增益,但禪合电感的接入,导致变换器工作模态增多,控制变得 复杂,同时,漏感会造成较大的关断电压尖峰,导致工作损耗增大,降低变换器的效率。

【发明内容】

[0004] 本发明的目的在于提供可解决功率开关管零电压开通与关断、高增益输出和低电 压应力,W及辅助开关管的开关损耗问题的一种含开关电容的零电压开关高增益DC-DC变 换器。
[0005] 本发明包括电源、功率开关管、第一功率电感、第二功率电感、第一开关电容、第二 开关电容、第一巧位二极管、第二巧位二极管、第=巧位二极管、续流二极管、输出二极管和 输出电容;
[0006] 所述第一功率电感的一端与所述电源的正极、所述第一巧位二极管的阳极和所述 第=巧位二极管的阳极相连,所述第一功率电感的另一端与所述第二巧位二极管的阳极和 所述第一开关电容的一端相连;所述第一开关电容的另一端与所述第一巧位二极管的阴极 和所述第二功率电感的一端相连,所述第二功率电感的另一端与所述第二巧位二极管的阴 极、所述功率开关管的漏极和所述第二开关电容的一端相连;所述第二开关电容的另一端 与所述第=巧位二极管的阴极、所述续流二极管的阴极和所述输出二极管的阳极相连;所 述输出二极管的阴极与所述输出电容的一端相连,所述输出电容的另一端与所述电源的负 极、所述功率开关管的源极共同连接在一起。
[0007] 本发明还包括辅助谐振回路,所述辅助谐振回路包括谐振电感容、谐振电感、辅助 开关管和续流二极管。
[0008] 所述谐振电容的一端与所述功率开关管的源极相连,所述谐振电容的另一端与所 述功率开关管的漏极和所述谐振电感的一端相连;所述谐振电感的另一端与所述续流二极 管的阳极和所述辅助开关管的漏极相连;所述辅助开关管的源极与所述电源的负极、所述 功率开关管的源极共同连接在一起。
[0009] 所述功率开关管在零电压条件下开通与关断;所述辅助开关管在零电流条件下开 通,在输入电压的应力下关断。
[0010] 当本发明工作时,利用功率开关管控制两个功率电感和两个开关电容的并联充电 和串联放电,进而实现了变换器的高增益输出;利用第二开关电容的巧位作用,降低了功率 开关管的电压应力;利用辅助谐振回路来实现功率开关管的零电压开通与零电压关断,并 实现了辅助开关管的零电流开通,也降低了其关断时的电压应力。
[0011] 本发明提供的一种含开关电容的零电压开关高增益DC-DC变换器,利用一个辅助 谐振回路来实现功率开关管的零电压开通与关断,并实现了辅助开关管的零电流开通和低 电压应力关断,从而解决了辅助开关管的开关损耗问题。利用功率开关管控制两个功率电 感和两个开关电容的并联充电和串联放电,进而实现了变换器的高增益输出;利用第二开 关电容的巧位作用,降低了功率开关管的电压应力。本发明具有结构简单、控制方便、电路 中无能量损耗元件、可提高升压型变换器效率等优点。
【附图说明】
[0012] 图1为本发明实施例的电路组成示意图。
[0013] 图2为本发明实施例的开关模态1等效电路图。
[0014] 图3为本发明实施例的开关模态2等效电路图。
[0015] 图4为本发明实施例的开关模态3等效电路图。
[0016] 图5为本发明实施例的开关模态4等效电路图。
[0017] 图6为本发明实施例的开关模态5等效电路图。
[0018] 图7为本发明实施例的开关模态6等效电路图。
[0019] 图8为本发明实施例的开关模态7等效电路图。
[0020] 图9为一种含开关电容的零电压开关高增益DC-DC变换器的关键波形图。
【具体实施方式】
[0021] W下通过附图和实施例对本发明做进一步说明。
[0022] 参见图1,本发明实施例包括一个功率开关管(Si),两个功率电感化i、L2),两个开 关电容(Cl、C2),S个巧位二极管(Dc1、Dc2、Dc3),一个谐振电容(Cr),一个谐振电感化r),一个 辅助开关管(S2),一个续流二极管(Df),一个输出二极管(Dd)和一个输出电容(Cd)。第一功 率电感化1)的一端与电源(Vi)的正极、第一巧位二极管化Cl)的阳极和第S巧位二极管(Dc3) 的阳极相连;第一功率电感化1)的另一端与第二巧位二极管(Dc2)的阳极和第一开关电容 (Cl)的一端相连;第一开关电容(Cl)的另一端与第一巧位二极管(Dci)的阴极和第二功率电 感化2)的一端相连;第二功率电感化2)的另一端与第二巧位二极管(Dc2)的阴极、功率开关 管(Si)的漏极
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