基于开关电感的Boost变换器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型设及一种Boost变换器，尤其设及一种基于开关电感的Boost变换器。
【背景技术】
[0002] Boost变换器又称为升压变换器、并联开关电路、=端开关型升压稳压器。
[0003] 近年来发展的新型光伏微逆变器多采用两级式设计，前级DC-DC模块实现光伏电 池输出电压等级提升W满足后级逆变的需要，并具有光伏电池 MPPT功能W获得最大功率， 后级DC-AC模块实现并网功能。该结构中的光伏电池长期工作在户外，受复杂环境变化影 响，其输出电压波动大，同时光伏逆变器后级并网电压等级较高，因此，设计出可W满足光 伏系统宽输入电压范围内保持输出电压稳定，同时将光伏阵列输出电压拉升到满足逆变器 后级并网所需较高母线电压等级的要求的，具有宽输入适应性、高增益稳定性的变换器就 变得非常重要。目前，很多学者研究光伏系统高增益直流变换器，但电压增益都依然有限， 并且受制于电压增益提高开关管输出电压应力也相应增加，并且存在电流纹波大，变换器 稳定性下降等问题。
【发明内容】
[0004] 为了解决前述问题，本实用新型提供一种稳定性更好的基于开关电感的Boost变 换器。
[0005] 为达到前述目的，本实用新型的技术方案为:一种基于开关电感的Boost变换器， 其特征在于:包括第一开关电感模块、第二开关电感模块、开关电容模块、负载、第一开关 管、第二开关管、直流输入端口；
[0006] 所述直流输入端口的正极连接第一开关电感模块的输入端、所述第一开关电感模 块的输出端连接第一开关管的输入端，所述第一开关管的输出端与直流输入端口的负极连 接；
[0007] 所述直流输入端口的正极连接第二开关管的输入端，所述第二开关管的输出端与 第二开关电感模块的输入端连接，所述第二开关电感模块的输出端与直流输入端口的负极 连接；
[000引所述开关电容模块一端与第一开关电感模块输出端连接，另一端与第二开关电感 模块输入端连接，并向所述负载供电。
[0009] 本实用新型的第一优选方案为:所述第一开关电感模块包括第一二极管、第二二 极管、第=二极管、第一电感、第二电感；
[0010] 所述第一开关电感模块的输入端连接第一二极管的正极及第一电感的一端；
[0011] 所述第一电感的另一端连接第二二极管的正极及第=二极管的正极；
[0012] 所述第一二极管的负极及第=二极管的负极与第二电感的一端连接；
[0013] 所述第一开关电感模块的输出端与第二电感的另一端及第二二极管的负极连接。
[0014] 本实用新型的第二优选方案为:所述第二开关电感模块包括第四二极管、第五二 极管、第六二极管、第=电感、第四电感；
[0015] 所述第二开关电感模块的输入端与第五二极管的正极及第四电感的一端连接，
[0016] 所述第四电感的另一端与第四二极管的正极及第六二极管的正极连接，
[0017] 所述第五二极管的负极及第六二极管的负极与第=电感的一端连接，
[0018] 所述第二开关电感模块的输出端与第=电感的另一端及第四二极管的负极连接。
[0019] 本实用新型的第=优选方案为:所述开关电容模块包括第一电容、第二电容、第= 电容、第屯二极管、第八二极管、第九二极管；
[0020] 所述开关电容模块的输入端与第一电容的一端及第屯二极管的正极连接，
[0021] 所述第屯二极管的负极与第八二极管的正极、第二电容的一端及第=电容的一端 连接，
[0022] 所述第一电容的另一端与第八二极管的负极及第九二极管的正极连接，
[0023] 所述第九二极管的负极与第二电容的另一端及负载的一端连接，
[0024] 所述开关电容模块的输出端与第=电容的另一端、负载的另一端连接。
[0025] 本实用新型的第四优选方案为:所述第一电感和第二电感正向禪合;或/和，所述 第=电感和第四电感正向禪合。
[0026] 本实用新型的第五优选方案为:所述第一电感及第二电感与第=电感及第四电感 反向禪合。
[0027] 本实用新型的第六优选方案为：还包括第一磁忍、第二磁忍、第=磁忍，所述第一 电感和第二电感绕设于第一磁忍和第二磁忍上，所述第=电感和第四电感绕设于第二磁忍 和第=磁忍上。
[0028] 本实用新型的第屯优选方案为:所述第一开关管和所述第二开关管为IGBT、S级 管或场效应管。
[0029] 基于前述方案，本实用新型可达到如下技术效果：
[0030] 1.前述基于开关电感的Boost变换器针对开关电感模块中分立磁件较多，采用了 阵列化平面磁集成技术，将单个开关电感模块内的两个分立电感先进行正向禪合设计，然 后将两组开关电感进行反向禪合设计，最终实现四个分立电感的全偶合设计，极大减小磁 件体积，磁集成设计可消除局部热点，降低有源及无缘损耗，改善变换器稳态及动态性能， 提高转换效率。
[0031 ] 2.前述基于开关电感的Boost变换器针对传统BOOST变换器电压增益不足的缺点， 引入有源网络单元结合开关电感模块和开关电容模块组成新的有源网络拓扑，极大提高了 电压增益。
[0032] 3.前述基于开关电感的Boost变换器通过磁集成设计，降低了电感电流纹波及相 电感电流平均值，满足光伏系统对大电流低纹波的要求，同时减小了后级滤波电容的压力， 对改善EMC性能等起到良好作用。
[0033] 综上，与现有技术相比，本实用新型在大幅提高变换器电压增益的同时，兼顾较小 的输出电压应力，还具有电路简单，控制W易现，功率密度高，高效率的优点。
【附图说明】
[0034] 下面结合附图和【具体实施方式】对本实用新型作进一步具体说明。
[0035] 图I为本实用新型实施例1的基于开关电感的Boost变换器的电路图。
[0036] 图2为本实用新型实施例1的第一电感、第二电感、第S电感、第四电感的安装示意 图。
【具体实施方式】
[0037] 下面结合附图和【具体实施方式】对本实用新型作进一步的说明，但并不作为对本实 用新型限制的依据。
[003引实施例1。
[0039] 参考图1，一种基于开关电感的Boost变换器，包括第一开关电感模块、第二开关电 感模块、开关电容模块、负载R、第一开关管S1、第二开关管S2、直流输入端口；直流输入端口 的正极连接第一开关电感模块的输入端、第一开关电感模块的输出端连接第一开关管Sl的 输入端，第一开关管Sl的输出端与直流输入端口的负极连接;直流输入端口的正极连接第 二开关管S2的输入端，第二开关管S2的输出端与第二开关电感模块的输入端连接，第二开 关电感模块的输出端与直流输入端口的负极连接;开关电容模块一端与第一开关电感模块 输出端连接，另一端与第二开关电感模块输入端连接，并向负载R供电。
[0040] 前述第一开关电感模块包括第一二极管D1、第二二极管D2、第=二极管D3、第一电 感L1、第二电感L2;第一开关电感模块的输入端连接第一二极管Dl的正极及第一电感Ll的 一端;第一电感Ll的另一端连接第二二极管D2的正极及第=二极管D3的正极;第一二极管 Dl的负极及第=二极管D3的负极与第二电感L2的一端连接;第一开关电感模块的输出端与 第二电感L2的另一端及第二二极管D2的负极连接。
[0041] 前述第二开关电感模块包括第四二极管D4、第五二极管D5、第六二极管D6、第S电 感L3、第四电感L4;第二开关电感模块的输入端与第五二极管D5的正极及第四电感L4的一 端连接，第四电感L4的另一端与第四二极管D4的正极及第六二极管D6的正极连接，第五二 极管D5的负极及第六二极管D6的负极与第S电感L3的一端连接，第二开关电感模块的输出 端与第S电感L3的另一端及第四二极管D4的负极连接。
[0042] 前述开关电容模块包括第一电容CU第二电容C2、第S电容C3、第屯二极管D7、第 八二极管D8、第九二极管D9;开关电容模块的输入端与第一电容Cl的一端及第屯二极管D7 的正极连接，第屯二极管D7的负极与第八二极管D8的正极、第二电容C2的一端及第=电容 C3的一端连接，第一电容Cl的另一端与第八二极管D8的负极及第九二极管D9的正极连接， 第九二极管D9的负极与第二电容C2的另一端及负载R的一端连接，开关电容模块的输出端 与第=电容C3的另一端、负载R的另一端连接。
[0043] 前述第一开关电感模块、第二开关电感模块、开关电容模块的输入端或输入端，皆 为电路中的部分导线，未于图中明示。另，直流输入端口可W为插头、导线等。
[0044] 参看图2,基于开关电感的Boost变换器还包括第一磁忍1、第二磁忍2、第=磁忍3， 第一电感Ll和第二电感L2绕设于第一磁忍1和第二磁忍2上，第=电感L3和第四电感L4绕设 于第二磁忍2和第=磁忍3上。第一电感Ll和第二电感L2正向禪合;第=电感L3和第四电感 L4正向禪合，第一电感Ll及第二电感L2与第S电感L3及第四电感L4反向禪合。第一电感Ll 与第二电感L2的大小相等，第=电感L3与第四电感L4的大小相等。
[0045] 设第一磁忍1、第S磁忍3磁阻为Ra,第二磁忍2磁阻为Rb,电感的应数为N。忽略漏 磁通的情况下，通过推导可得到如下表达式： 闺
(18)
[0047]正向禪合的互感：
[004引
09)
[0049]因此正向禪合系数ki = l，反向禪合的互感：
[国
(20)
[0051]因此反向禪合系数
[00 对
(21)
[0化3]联立上式，得到 [0化4] (22)
[0055] 式（22)表明，在忽略漏磁通的情况下，等效动态电感