一种单管型高增益Boost变换器

本发明属于电力电子变换器，具体地说，涉及一种单管型高增益boost变换器。

背景技术：

1、由于光伏电池、燃料电池的输出为低压直流电，要使之接入电压较高的交流大电网以供人类更为广泛的利用，就需要一级高增益的、性能稳定的升压电力电子变换器把低压直流电转换为适合后级逆变电路实际需要的高压直流母线电压。

2、此外，随着技术的发展，新能源发电系统对升压变换器增益的要求也越来越高。

3、传统boost变换器虽然能实现升压变换，但其升压能力十分有限，通常在十倍以内，很难满足要求。采用级联技术能提高增益，但其源变换和负载变换器之间的相互作用易造成系统不稳定。采用耦合电感技术也能提高变换器增益，但耦合电感的漏感会引起严重的电压尖峰，需增加额外的吸收电路，使得电路的结构变得复杂，且耦合系数存在一定的函数关系，电路设计较为困难。采用交错并联技术也能提高变换器增益，但控制难度会随着开关管的个数增多而增大，因此其增益的可拓展性较低。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种单管型高增益boost变换器。

2、一种单管型高增益boost变换器，包括输入模块(w)、第一升压模块(x)、开关切换模块(h)、第二升压模块(y)和输出模块(z)；

3、所述第一升压模块(x)由n个升压电路单元(x1，x2，…，xn)构成，其中，每个升压电路单元(xi)包括第一二极管(di1)、第二二极管(di2)、一个电感(li1)和一个电容(ci1)；

4、对于升压电路单元(xi)，第一二极管(di1)的阴极分别连接电感(li1)和电容(ci1)；第二二极管(di2)的阴极分别连接第二升压模块(y)和开关切换模块(h)；电感(li1)分别连接下一个升压电路单元(xi+1)中的第一二极管(d(i+1)1)及第二二极管(d(i+1)2)的阳极直至没有下一个升压电路单元时电感(li1)分别连接第二升压模块(y)和开关切换模块(h)；电容(ci1)分别连接输入模块(w)和开关切换模块(h)；输入模块(w)分别连接第一二极管(d11)的阳极和第二二极管(d12)的阳极，其中，i＝1,2，…，n；

5、所述第二升压模块(y)由m个升压电路单元(y1，y2，…，ym)构成，每个升压电路单元(yj)包括第一二极管(d2j1)、第二二极管(d2j2)、第一电容(c2j1)和第二电容(c2j2)；

6、对于升压电路单元(yj)，第一电容(c2j1)分别连接第一二极管(d2j1)的阳极和第二二极管(d2j2)的阴极；第一电容(c2j1)还连接上一个升压模块(yj-1)的第一电容(c2(j-1)1)和第二二极管(d2(j-1)2)直至没有上一个升压电路单元时，第一电容(c2j1)分别连接第一升压模块(x)的所有第二二极管(d212，d222，…，d2m2)的阴极、电感(ln1)及开关切换模块(h)；第二电容(c2j2)分别连接第一二极管(d2j1)的阴极、第二二极管(d2j2)的阳极、开关模块(h)和输出模块(z)，其中，j＝1,2，…，m；

7、所述输出模块(z)由一个二极管(d1)、一个电容(c1)和负载(r)构成；

8、输出模块(z)的二极管(d1)的阴极分别与电容(c1)的一端和负载(r)的一端连接；第二升压模块(y)的最后一个第一电容(c2j1)和第二二极管(d2j2)分别连接输出模块(z)的二极管(d1)的阳极；

9、所述开关切换模块(h)用于使得二极管(d1)截止，第一升压模块(x)的所有第一二极管(d11，d21，…，dn1)截止，第一升压模块(x)的所有第二二极管(d12，d22，…，dn2)导通，第二升压模块(y)的所有第一二极管(d211，d221，…，d2m1)截止，第二升压模块(y)的所有第二二极管(d212，d222，…，d2m2)导通，所有电感(l11，l21…，ln1)充电，第一升压模块的所有电容(c11，c21，…，cn1)放电；第二升压模块(y)的所有第一电容(c211，c221，…，c2m1)充电、所有第二电容(c212，c222，…，c2m2)放电，输出模块(z)的电容(c1)给负载(r)提供能量；

10、所述开关切换模块(h)还用于使得使得二极管(d1)截止，第一升压模块(x)的所有第一二极管(d11，d21，…，dn1)导通，第一升压模块(x)的所有第二二极管(d12，d22，…，dn2)截止，第二升压模块(y)的所有第一二极管(d211，d221，…，d2m1)导通，第二升压模块(y)的所有第二二极管(d212，d222，…，d2m2)截止，所有电感(l11，l21…，ln1)放电，第一升压模块的所有电容(c11，c21，…，cn1)充电；第二升压模块(y)的所有第一电容(c211，c221，…，c2m1)放电，第二升压模块(y)的所有第二电容(c212，c222，…，c2m2)充电，输出模块(z)的电容(c1)给负载(r)提供能量；输入模块(w)、所有电感(l11，l21…，ln1)、第二升压模块(y)的所有第一电容(c211，c221，…，c2m1)给电容(c1)和负载(r)提供能量。

11、进一步的，所述输入模块(w)由输入电源(vg)和一个电感(l1)构成。

12、进一步的，所述输入电源(vg)的正极与第一电感(l1)的一端连接；输入电源(vg)的负极分别与第一升压模块(x)的n个升压电路单元(x1，x2，…，xn)的电容(c11，c21，c31，…，cn1)的另一端、开关切换模块(h)、第二升压模块(y)的m个升压电路单元(y1，y2，…，ym)的第二电容(c212，c222，…，c2m2)的另一端、第一电容(c1)的另一端和负载(r)的另一端连接。

13、进一步的，所述开关切换模块(h)由一个开关管(s)构成。

14、进一步的，所述开关管(s)的漏极分别与第一升压模块(x)的所有电容(c11，c21，…，cn1)的一端和所有第一二极管(d11，d21，…，dn1)的阳极及用于连接第二升压模块(y)的电感(ln1)连接；开关管(s)的漏极还与第二升压模块(y)的第一个升压电路单元(y1)的第一二极管(d11)的阳极和第一电容(c211)连接；

15、开关管(s)的源极分别与输入模块(w)、第二升压模块(y)的所有第二电容(c212，c222，…，c2m2)及输出模块(z)的电容(c1)和负载(r)连接。

16、本发明的有益效果如下所示：

17、本发明包括输入模块(w)、第一升压模块(x)、开关切换模块(h)、第二升压模块(y)和输出模块(z)，在开关切换模块(h)的操纵下具有两种工作模态，可大幅度提高变换器的电压增益，可实现输出电压为输入电压的倍，整个变换器系统稳定，控制方便；本发明电路结构简单，还可通过增减第一升压模块的升压电路单元个数和第二升压模块的升压电路单元个数可进一步改变变换器的增益；本发明特别设置开关切换模块(h)为一个开关管，控制难度并不会随着开关管的个数增多而增大，变换器具有较为灵活的拓展性。