软开关管CUK变换器

本发明涉及变换器领域，具体涉及一种软开关管cuk变换器。

背景技术：

1、在微电网中，储能系统是提高可再生能源消纳的重要设备。因此，有关于直流微电网中分布式储能双向dc/dc变换器的研究具有较高的研究价值和现实意义。

2、cuk变换器是分布式储能双向dc/dc变换器的一种，传统的cuk变换器如图1所示，一般包括两个开关管，只能实现zcs(零电流)关断，输出纹波较大，纹波率高达8％。并且，在开关频率较高时会发生硬开关过渡，这不仅会导致在该过渡时产生开关损耗，而且还会导致较高幅值的高频振荡。由于谐振电感主要用于为主开关管提供zcs，因此会与储能电容生谐振。输出侧开关管的输出寄生电容会在某个时刻在输出侧开关管上产生4(vin+vo)的电压尖峰，导致高频开关的mos软启动遇到困难，损害元器件，此外，由于此时会出现储能电容的最大峰值电压，因此在输出侧开关管上会出现很高的dv/dt值，从而导致大量的emi，这会对于变换器的控制以及驱动信号的输入产生负面作用。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种软开关管cuk变换器，它采用软开关过渡，可以减低输出电流纹波，并避免电压尖峰。

2、为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种软开关管cuk变换器，包括：

3、依次串联形成回路的正输入端、输入电感l1、谐振电感l2、储能电容c1、输出电感l3、输出负载和负输入端；

4、三个n沟道mos管，分别为开关管q1、开关管q2、开关管q3，开关管q1的漏极连接输入电感l1和谐振电感l2的公共端，开关管q2的源极连接辅助二极管d2的正极，辅助二极管d2的负极连接谐振电感l2和储能电容c1的公共端，开关管q3的源极连接储能电容c1和输出电感l3的公共端，开关管q1的源极、开关管q2的漏极及开关管q3的漏极均连接负输入端；

5、连接在开关管q3的源极和漏极之间谐振电容c2。

6、进一步，软开关管cuk变换器还包括二极管d4，二极管d4的正极连接储能电容c1和输出电感l3的公共端，负极连接正输入端。

7、进一步，软开关管cuk变换器还包括还包括连接在输出电感l3和输出负载的公共端与负输入端之间的输出滤波电容c3。

8、进一步，谐振电容c2的电容值小于储能电容c1的电容值。

9、进一步，开关管q1的栅极被输入开关管q1驱动信号，开关管q2的栅极被输入开关管q2驱动信号，开关管q3被输入开关管q3驱动信号，开关管q1驱动信号、开关管q2驱动信号和开关管q3驱动信号均为周期信号；其中，在每个周期内：

10、开关管q1驱动信号，t0-t1时刻，为低电平关断，在t1-t6时刻，为高电平开启阶段；

11、开关管q2驱动信号，在t0-t1时刻，为高电平；在t1-t4时刻，为高电平开启；在t4时刻直至下一周期起始，为低电平关断；

12、开关管q3驱动信号，在t0-t1时刻，为低电平；在t1-t4时刻，为低电平关断；在t4-t5时刻，为高电平导通；在t5-t6时刻之间，转为低电平关断。

13、进一步，t0-t1时刻的时长为t1，t1-t2时刻的时长为t2，t2-t3时刻的时长为t3，t3-t4时刻的时长为t4，t4-t5时刻的时长为t5，t5-t6时刻的时长为t6；其中，

14、t1：t2：t3：t4：t5＝5:1:1:7:2:1。

15、采用上述技术方案后，本发明实现了开关管的zvs(零电压)导通与zcs(零电流)关断，减小了输出电流纹波，输出纹波率不到1％，与传统cuk变换器纹波率8％对比，很大程度上降低了输出电流纹波，提高了输出精度；并且，本发明采用软开关过渡，能够降低甚至消除电压尖峰。

技术特征：

1.一种软开关管cuk变换器，其特征在于，

2.根据权利要求1所述的软开关管cuk变换器，其特征在于，

3.根据权利要求1所述的软开关管cuk变换器，其特征在于，

4.根据权利要求1所述的软开关管cuk变换器，其特征在于，

5.根据权利要求1所述的软开关管cuk变换器，其特征在于，

6.根据权利要求5所述的软开关管cuk变换器，其特征在于，

技术总结
本发明涉及变换器领域，具体涉及一种软开关管CUK变换器，包括：依次串联形成回路的正输入端、输入电感L1、谐振电感L2、储能电容C1、输出电感L3、输出负载和负输入端、三个N沟道MOS管及连接在开关管Q3的源极和漏极之间谐振电容C2，三个N沟道MOS管分别为开关管Q1、开关管Q2、开关管Q3，开关管Q1的漏极连接输入电感L1和谐振电感L2的公共端，开关管Q2的源极连接辅助二极管D2的正极，辅助二极管D2的负极连接谐振电感L2和储能电容C1的公共端，开关管Q3的源极连接储能电容C1和输出电感L3的公共端，开关管Q1的源极、开关管Q2的漏极及开关管Q3的漏极均连接负输入端。本发明采用软开关过渡，减低输出电流纹波，避免电压尖峰。

技术研发人员：储开斌,孙亦嵘,洪旭
受保护的技术使用者：常州大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/24