单管以及多级单管高增益直流升压变换电路的制作方法

文档序号:9166740阅读:550来源:国知局
单管以及多级单管高增益直流升压变换电路的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型属于电力变换电路技术领域,具体涉及一种单管高增益直流升压变换 电路。
【背景技术】
[0002] 在光伏发电系统中,光电池所产生的电压较低,正常情况下,均为多个单元串联以 获得一定数值的直流电压,输出电压值在几伏~几十伏之间。由于有以下所述两个原因,需 要为之配置升压变换电路,其一,因为光线强弱的变化、入射角度的变化,光电池所产生的 电压是变化的,为让后续负载获得最大功率,必须实施最大功率跟踪控制,即MPPT追踪控 制。实现的方法是在光电池输出端接升压斩波电路,控制光电池的输出功率;其二,因为光 伏电池产生的电压较低,要为后续负载供电,或者让后续逆变器实施逆变,将电能传输至电 网,光伏电池所产生的直流电压必须进行提升。
[0003] 实现直流电压提升的电路较多,然而可以用于大功率直流变换控制的比较常用的 电路是Boost升压斩波电路。但由于占空比控制的可变化范围不大,其升压控制增益无法 做得很大,无法满足后续电路的要求,有时需要设置多级升压变换电路对输入电压进行提 升,从而,高增益直流升压变换电路得到众多科技人员的重视,需要对此进行深入的研究。 本实用新型正是针对光伏发电系统的实际需求,提出了一种单管高增益直流升压变换电 路。
[0004] 目前,涉及到高增益的直流升压变换电路的专利主要有:1、一种高增益升压直 流变换器,【申请号】201210534364.9 ;2、一种交错并联高增益升压型直流变换器,申请 号:201210534445. 9 ;3、一种高增益交错并联升压型变换器,【申请号】201210534363. 4 ; 4、一种单开关高增益升压变换器,【申请号】201310423314. 8和201320575151.0 ;5、一 种带有开关电容和耦合电感的二次型高增益升压变换器,【申请号】201410366604. 8和 201420422552. 7 ;6、一种多输入高增益升压变换器,【申请号】201110285946. 3 ;7、耦合 电感高增益有源网络升压变换器,【申请号】201410156441. 0 ;8、Z源高增益直流升压变 换器,【申请号】201410235430. 1 ;9、Z源高增益低开关应力的直流升压变换器,【申请号】 201410235438. 8。在这些专利中,编号为1、2、3、6、7、9的专利均为两管开关并辅助以比较 复杂的电阻、电容、电感网络,甚至是含耦合电感的复杂网络实施直流升压变换,电路控制 比较复杂,能量流转路径多,电路效率较低。编号为4、5、8的专利,虽然只有单管实施直流 电压升压控制,但同样的是其电路结构比较复杂,元件数目较多,有些变换器含有耦合电感 元件,电路工作的模态较多,电路的效率不高。 【实用新型内容】
[0005] 发明目的:针对现有技术中存在的不足,本实用新型的目的是提供一种单管高增 益直流升压变换电路,电路结构简单,控制方便,效率高。
[0006] 技术方案:为了实现上述发明目的,本实用新型采用的技术方案为:
[0007] -种单管高增益直流升压变换电路,包括第一储能电感、第二储能电感、第一二极 管、第二二极管、第三二极管、开关管、第一滤波电容和第二滤波电容;所述第一储能电感的 一端与电路正极相连,另一端与第一二极管的阳极和第二二极管的阳极均相连,第一二极 管的阴极与开关管的集电极相连,第二二极管的阴极与第二储能电感的一端、第一滤波电 容的一端均相连,第二储能电感的另一端与第三二极管的阳极相连,第二储能电感的另一 端也与开关管的集电极相连,第三二极管的阴极与第二滤波电容的一端相连,开关管的发 射极、第一滤波电容的另一端和第二滤波电容另一端均接入电路负极。
[0008] -种多级单管高增益直流升压变换电路,包括第一储能电感、第二储能电感、第三 储能电感、第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管、第五二极管、开关管、第一滤 波电容、第二滤波电容和第三滤波电容;所述第一储能电感的一端与电路正极相连,另一端 与第一二极管的阳极和第二二极管的阳极均相连;第一二极管的阴极与开关管的集电极相 连;第二二极管的阴极与第二储能电感的一端、第一滤波电容的一端均相连;第二储能电 感的另一端与第三二极管的阳极、第四二极管的阳极均相连;第三二极管的阴极与第三储 能电感的一端、第二滤波电容的一端均相连;第三储能电感的另一端与第五二极管的阳极、 开关管的漏极均相连;第五二极管的阴极与第三滤波电容的一端相连;第四二极管的阴极 与开关管的集电极相连;开关管的发射极、第一滤波电容的另一端、第二滤波电容另一端和 第三滤波电容的另一端均接入电路负极。
[0009] 有益效果:与现有技术相比,本实用新型由单个开关管实施两组升压斩波直流变 换电路的控制,获得比单级升压斩波变换电路高的输出电压增益,电路结构简单,控制方 便,电路传递功率的效率高,获得高增益的直流电压升压变换。
【附图说明】
[0010] 图1是单管高增益直流升压变换电路图;
[0011] 图2是开关管开通情况下电路的工作状态图;
[0012] 图3是开关管关断情况下电路的工作状态图;
[0013] 图4是拓展的三级单管多级高增益直流升压变换电路。
【具体实施方式】
[0014] 下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。
[0015] 实施例1
[0016] 本实用新型所提出的单管高增益直流升压变换电路,如图1所示,包括第一储能 电感L1、第二储能电感L 2、第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、开关管T、第一滤波 电容(^和第二滤波电容C 2;所述第一储能电感L ^勺一端与电路正极相连,另一端与第一二 极管D1的阳极和第二二极管D 2的阳极均相连,第一二极管D ^勺阴极与开关管T的集电极 相连,第二二极管D2的阴极与第二储能电感L2的一端、第一滤波电容C i的一端均相连,第 二储能电感L2的另一端与第三二极管D 3的阳极相连,第二储能电感L 2的另一端也与开关 管T的集电极相连,第三二极管D3的阴极与第二滤波电容C 2的一端相连,开关管T的发射 极、第一滤波电容C1的另一端和第二滤波电容C 2另一端均接入电路负极。
[0017] 该升压变换电路的工作原理如下:
[0018] I) T 开通
[0019] 在开关管T开通的情况下,根据楞次定律,电感LdP L 2上的电压极性为左"正"右 "负"。变换电路的工作状态如图2a所示。图中,实线表示有电流流通的路径,虚线表示没 有电流流过的路径,LjP L 2中的电流i p 12的流通路线如图2b所示。图2b中,u "为电容 C1I的直流电压。
[0020] 假定开关管及二极管均为理想开关,则在开关管开通期间,根据KVL (基尔霍夫电 压定律)可得:
[0021]
(1):
[0022] (2)
[0023] 在该阶段,输入电源给电感L1传递电能,L1储能增加;电容C 1的电场能量向L 2传 递,Wi诸能增加。
[0024] 2) T 关断
[0025] 开关管T关断,根据楞次定律,电感L# L 2上的电压极性转变为左"负"右"正"。 变换电路的工作状态如图3a所示。图中,实线表示有电流流通的路径,虚线表示没有电流 流过的路径,LdP L 2中的电流i p 12的流通路线如图3b所示
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