一种多匝比自由度Y型耦合电感直流升压网络变换器及其控制方法

本发明属于电力电子变换器，尤其涉及一种多匝比自由度y型耦合电感直流升压网络变换器及其控制方法。

背景技术：

1、升压变换器广泛应用于分布式电源系统的前级变换器，实现升压功能。传统的升压变换器电路拓扑为boost电路，理论上boost电路的电压增益随着占空比的增加而增加，然而考虑到实际电路中的寄生等效串联阻抗，boost电路的实际增益并不总是随着占空比的增加而变大，因此其升压能力十分有限，并不适用于高增益直流功率变换场合，并且其开关电压与输出电压相同，使低导通电阻的功率开关无法使用，导致系统成本和损耗的增加。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是针对上述背景技术的不足，提出了一种多匝比自由度y型耦合电感直流升压网络变换器及其控制方法。

2、本发明是通过以下技术方案实现的，本发明提出一种多匝比自由度y型耦合电感直流升压网络变换器，所述变换器包括：直流电压源vin、耦合电感绕组n1、耦合电感绕组n2、耦合电感绕组n3、二极管d1、功率开关s、电容c1、二极管do、输出电容co和负载r；

3、直流电压源vin的正极与耦合电感绕组n1的正极连接；耦合电感绕组n1的阴极与耦合电感绕组n2和n3的正极相连；耦合电感绕组n2的阴极与二极管d1的正极和功率开关s的漏极相连；耦合电感绕组n3的阴极与电容c1的阴极相连；二极管d1的阴极与二极管do的正极和电容c1的正极相连；二极管do的阴极与输出电容co的正极和负载r相连；负载r、输出电容co的阴极、功率开关s的源极和直流电压源vin的阴极相连。

4、本发明还提出一种所述的多匝比自由度y型耦合电感直流升压网络变换器的控制方法，所述多匝比自由度y型耦合电感直流升压网络变换器控制信号vgs，其控制功率开关s的通断，耦合电感的绕组电流in1、in2，二极管d1的电压vd1，输出二极管do的电压vdo，功率开关s的电压vs，整个工作过程分为2个开关模态，分别为开关模态1和开关模态2，具体描述如下：

5、开关模态1，对应时间段[t1,t2]，在此阶段，功率开关s导通，直流电压源vin通过功率开关s给耦合电感绕组n1和n2充电，由于磁感应原理，耦合电感绕组n2和n3通过二极管d1给电容c1充电；输出二极管do反偏，输出电容co给负载电阻r独立供电，开关模态1结束；

6、开关模态2，对应时间段[t2,t3]，功率开关管s关断，二极管d1关断，直流电压源vin、电容c1、耦合电感绕组n1和n3通过输出二极管do给负载r和输出电容co供电，当耦合电感绕组电流in1降到最低时，开关模态2结束；

7、根据上述模态控制可得增益表达式为：

8、

9、其中d为功率开关s导通占空比，其工作范围为(0,1)。

10、本发明具有的有益效果是：

11、本发明提出的一种多匝比自由度y型耦合电感直流升压网络变换器及其控制方法，降低了系统成本并降低了系统的损耗，在获得高电压增益时，实现了连续的输入电流和共地性能。

技术特征：

1.一种多匝比自由度y型耦合电感直流升压网络变换器，其特征在于，所述变换器包括：直流电压源vin、耦合电感绕组n1、耦合电感绕组n2、耦合电感绕组n3、二极管d1、功率开关s、电容c1、二极管do、输出电容co和负载r；

2.一种如权利要求1所述的多匝比自由度y型耦合电感直流升压网络变换器的控制方法，其特征在于：所述多匝比自由度y型耦合电感直流升压网络变换器控制信号vgs，其控制功率开关s的通断，耦合电感的绕组电流in1、in2，二极管d1的电压vd1，输出二极管do的电压vdo，功率开关s的电压vs，整个工作过程分为2个开关模态，分别为开关模态1和开关模态2，具体描述如下：

技术总结
本发明提出一种多匝比自由度Y型耦合电感直流升压网络变换器及其控制方法，属于电力电子变换器的技术领域。所述多匝比自由度Y型耦合电感直流升压网络变换器包括直流电压源、Y型耦合电感单元，辅助升压电容和输出单元。Y型耦合电感单元为三个绕组以Y型连接的耦合电感、输出单元由一个二极管和一个电容组成。所述多匝比自由度Y型耦合电感直流升压网络变换器大大提升了电压增益，并且实现了连续的输入电流。

技术研发人员：纪玉亮,莫静山,袁天清
受保护的技术使用者：东北电力大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/4