一种采用变压器的混合型准z源变换器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型设及DC/DC变换器领域，具体设及一种采用变压器的混合型准Z源变换 器。
【背景技术】
[0002] 在新能源发电系统中，燃料电池因其极高的发电效率和功率密度、低噪声、可连续 工作等优点而受到许多研究人员的关注。针对燃料电池输出电压低、范围宽、动态响应慢的 缺点，需要在燃料电池和负载之间加入一级DC/DC变换器输出稳定的高压直流电。然而许多 升压DC/DC变换器受到占空比、寄生参数和损耗的限制，无法实现大幅度的升压，如反激变 换器，其电压增益为nD/(l-D)，n为变压器应比，D为占空比，但由于寄生参数的影响，其增益 受到限制；又如准Z源变换器，其电压增益为1/Q-2D)，较Boost变换器有了一定的提高，但 仍有提升的空间。 【实用新型内容】
[0003] 本实用新型的目的在于克服上述现有技术的不足，提出一种采用变压器的混合型 准Z源变换器。
[0004] 本实用新型电路中具体包括直流输入电源Vin、应比为l:n的变压器、第一二极管、 第一电容、第二电容、第一电感、第Ξ电容、第二二极管、第四电容、第二电感、开关管、第Ξ 二极管、输出电容和负载。
[0005] 本实用新型电路具体的连接方式为:所述的直流输入电源Vin的正极与变压器原边 的同名端连接。所述的变压器原边的异名端与变压器副边的同名端和第二电容的一端连 接。所述的变压器副边的异名端与第一二极管的阳极连接。所述的第一二极管的阴极与第 一电容的一端、第一电感的一端和第Ξ电容的一端连接。所述的第一电感的另外一端与第 二二极管的阳极和第四电容的一端连接。所述的第二二极管的阴极与第Ξ电容的另外一端 和第二电感的一端连接。所述的第二电感的另外一端与第四电容的另外一端、第二电容的 另外一端、开关管的漏极和第Ξ二极管的阳极连接。所述的第Ξ二极管的阴极与输出电容 的一端和负载的一端连接。所述的输出电容与负载并联。所述的直流输入电源Vin的负极与 第一电容的另外一端、开关管的源极、输出电容的另外一端和负载的另外一端连接。
[0006] 与现有技术相比，本实用新型电路具有的优势为:相比于传统的反激变换器(其输 出电压为
等DC/DC变换器， 在相同的占空比和输入电压的情况下，具有更高的输出电压，输出电压为
>在相同的输入电压和输出电压条件下，本实用新型电路只需要较小 的占空比就可W将低等级电压升至高等级的电压，而且输入输出共地、输入电流连续等，因 此本实用新型电路具有很广泛的应用前景。
【附图说明】
[0007] 图1为一种采用变压器的混合型准Z源变换器结构图。
[0008] 图2为一个开关周期主要元件的电压电流波形图。
[0009] 图3曰、图3b为一个开关周期内电路模态图。
[0010] 图4为提出的电路、反激变换器和准Z源变换器的增益Vnut/Vin随占空比D变化的波 形图。
【具体实施方式】
[0011] 为W下结合实施例及附图对本实用新型作进一步详细的描述说明，但本实用新型 的实施方式不限于此。需指出的是，W下若有未特别详细说明之过程或参数，均是本领域技 术人员可参照现有技术理解或实现的。
[0012] 本实用新型的基本拓扑结构和各主要元件电压电流参考方向如图1所示。为了验 证方便，电路结构中的器件均视为理想器件。开关管S的驱动信号VGS、第一二极管化电流iDl、 第二二极管化电流iD2、第Ξ二极管化电流iD3、变压器T的励磁电感Lm电流iLm、第一电感^电 流山、第二电感L2电流iL2、第一电容打电压Vci、第二电容C2电压VC2、第Ξ电容C3电压VC3、第四 电容C4电压VC4的波形图如图2所示。
[OOU]在to~ti阶段，变换器在此阶段的模态图如图3a所示，开关管S的驱动信号VGS从低 电平变为高电平，开关管S导通，第一二极管化、第二二极管化和第Ξ二极管化承受反向电压 截止。直流输入电源Vin与第二电容C2通过开关管S同时给变压器T的励磁电感Lm充电，第一 电容Cl和第四电容C4通过开关管S同时给第一电感^充电，第一电容Cl和第Ξ电容C3通过开 关管S同时给第二电感L2充电。此外，输出电容CDut给负载供电。
[0014] 在ti~t2阶段，变换器在此阶段的模态图如图3b所示，开关管S的驱动信号VGS从高 电平变为低电平，开关管S关断，第一二极管化、第二二极管化和第Ξ二极管化承受正向电压 导通。直流输入电源Vin和变压器T的励磁电感Lm通过第一二极管化同时给第一电容Cl充电， 直流输入电源Vin和变压器T的励磁电感Lm通过第Ξ二极管化同时给第二电容C2、输出电容 Ccmt和负载充电，第一电感b和第二电感L2通过第一二极管化和第二二极管化同时给第二电 容C2、第Ξ电容C3和第四电容C4充电，第一电感^和第二电感L2通过第二二极管化和第Ξ二 极管化同时给第一电容Cl、输出电容Ccmt和负载充电。此外，直流输入电源Vin、变压器T的励 磁电感Lm、第一电感^和第二电感L2通过第一二极管化、第二二极管化和第Ξ二极管化同时 给输出电容Cnut和负载充电。
[0015] 本实用新型电路的稳态增益推导如下。
[0016] 由于第一电感^与第二电感L2的电感值相等，则第一电感^与第二电感L2的电压、 电流相等。
[0017] 由第一电感Li与变压器T的励磁电感Lm的电压在一个开关周期内的平均值为零，可 得到下列关系式。
[001 引
（1)
[0025] 传统反激变换器与准Z源变换器的稳态增益分别为nD/(l-D)和1/(1-2D)(D为占空 比，η为变压器应比），当应比n=l时，本实用新型所提电路与反激变换器、电压举升型准Z源 变换器的稳态增益比较图如图4所示，从图4可知，当输入电压为10V时，本实用新型提出的 电路只需占空比为0.23就可W升至125V左右，而另两种变换器则需要较大的占空比。
【主权项】
1. 一种采用变压器的混合型准Z源变换器，其特征在于包括直流输入电源、匝比为l:n 的变压器(T)、第一二极管(DD、第一电容(&)、第二电容(C2)、第一电感(U)、第三电容(C 3)、 第二二极管（D2)、第四电容（C4)、第二电感（L2)、开关管（S)、第三二极管（D 3)、输出电容 (CQUt)和负载;所述直流输入电源的正极与变压器(T)原边的同名端连接;所述变压器(T)原 边的异名端与变压器(T)副边的同名端和第二电容(C 2)的一端连接;所述变压器(T)副边的 异名端与第一二极管(DD的阳极连接;所述第一二极管(DD的阴极与第一电容(&)的一端、 第一电感(Li)的一端和第三电容(C3)的一端连接;所述第一电感(Li)的另外一端与第二二 极管(D 2)的阳极和第四电容(C4)的一端连接;所述第二二极管(D2)的阴极与第三电容(C 3) 的另外一端和第二电感(L2)的一端连接;所述第二电感(L2)的另外一端与第四电容(C4)的 另外一端、第二电容(C 2)的另外一端、开关管(S)的漏极和第三二极管(D3)的阳极连接;所述 第三二极管(D 3)的阴极与输出电容(Ccmt)的一端和负载的一端连接;所述输出电容(Ccmt)与 负载并联;所述直流输入电源的负极与第一电容(Cl)的另外一端、开关管（S )的源极、输出 电容(c?t)的另外一端和负载的另外一端连接。
【专利摘要】本实用新型提供一种采用变压器的混合型准Z源变换器。所述变换器包括直流输入电源、匝比为1:<i>n</i>的变压器（<i>T</i>）、第一二极管（<i>D</i>1）、第一电容（<i>C</i>1）、第二电容（<i>C</i>2）、第一电感（<i>L</i>1）、第三电容（<i>C</i>3）、第二二极管（<i>D</i>2）、第四电容（<i>C</i>4）、第二电感（<i>L</i>2）、开关管（<i>S</i>）、第三二极管（<i>D</i>3）、输出电容（<i>Cout</i>）和负载。本实用新型相比于反激变换器、准Z源变换器等具有较高的电压增益，适用于非隔离型高增益直流电压变换的场合。
【IPC分类】H02M3/155
【公开号】CN205336110
【申请号】CN201521143868
【发明人】张波, 沈瀚云, 罗安
【申请人】华南理工大学
【公开日】2016年6月22日
【申请日】2015年12月31日