一种高增益耦合电感型升压直流变换器

本发明用于电学，主要涉及到高增益耦合电感型升压直流变换器。

背景技术：

1、直流升压变换器广泛应用于各种电力电子装备中，用于将较小的电压抬升到较高的电压以适配不同的负载需求，但传统的直流升压变换器(如附图1)的增益由于受到电路寄生参数的影响，在占空比在0到1变化时，实际增益受限，不能达到理论计算值，较难实现高增益的直流电压转换，且传统升压直流变换器为单电感结构，电感体积大，变换器功率密度低。需要进行改进。

技术实现思路

1、为解决上述问题，本发明公开了一种高增益耦合电感型升压直流变换器。

2、为了实现以上目的，本发明通过以下技术方案进行实现：

3、一种高增益耦合电感型升压直流变换器，包括电压输入端，电压输入端的正极电连接耦合电感lc的第一线圈的同名端和第二半导体开关器件s2的漏极，电压输入端的负极电连接耦合电感lc的第二线圈的异名端和第一半导体开关器件s1的源极；第一线圈的异名端电连接第一半导体开关器件s1的漏极和第三半导体开关器件s3的源极；第二线圈的同名端电连接第二半导体开关器件s2的源极、输出滤波电容co的一端和负载的一端；第三半导体开关器件s3的漏极电连接输出滤波电容co的另一端和负载的另一端。

4、进一步的改进，所述第一半导体开关器件s1、第二半导体开关器件s2和第三半导体开关器件s3为mosfet或igbt。

5、进一步的改进，所述第一半导体开关器件s1和第二半导体开关器件s2的开关信号相同并与第三半导体开关器件s3的开关信号互补。

6、进一步的改进，所述第一半导体开关器件s1、第二半导体开关器件s2和第三半导体开关器件s3的开关频率为fs，开关周期为ts，ts＝1/fs，第一半导体开关器件s1、第二半导体开关器件s2和第三半导体开关器件s3的占空比为d；一个开关周期内，在区间dts所述高增益耦合电感型升压直流变换器工作于模式一，第一半导体开关器件s1和第二半导体开关器件s2导通，第三半导体开关器件s3关闭；在区间1-dts，所述高增益耦合电感型升压直流变换器工作于模式二，，第一半导体开关器件s1和第二半导体开关器件s2关闭，第三半导体开关器件s3导通。

7、进一步的改进，所述高增益耦合电感型升压直流变换器工作于模式一时，电压输入端的输入电压uin经第一半导体开关器件s1和第二半导体开关器件s2分别向耦合电感lc充电，此时耦合电感lc储能，滤波电容co向负载ro供电。

8、进一步的改进，所述高增益耦合电感型升压直流变换器工作于模式二时，耦合电感lc释放能量，电压输入端的输入电压uin和耦合电感lc同时向滤波电容co和负载ro供电。

9、本发明与现有方法相比，具有以下优点：

10、本发明具有高增益直流升压功能，实现了高增益的升压直流电压转换，提高了升压直流变换器功率密度，变换器拓扑结构简单，体积小，降低了升压直流变换器体积。提出了一种高增益耦合电感型升压直流变换器。

技术特征：

1.一种高增益耦合电感型升压直流变换器，其特征在于，包括电压输入端，电压输入端的正极电连接耦合电感(lc)的第一线圈的同名端和第二半导体开关器件(s2)的漏极，电压输入端的负极电连接耦合电感(lc)的第二线圈的异名端和第一半导体开关器件(s1)的源极；第一线圈的异名端电连接第一半导体开关器件(s1)的漏极和第三半导体开关器件(s3)的源极；第二线圈的同名端电连接第二半导体开关器件(s2)的源极、输出滤波电容(co)的一端和负载的一端；第三半导体开关器件(s3)的漏极电连接输出滤波电容(co)的另一端和负载的另一端。

2.如权利要求1所述的高增益耦合电感型升压直流变换器，其特征在于，所述第一半导体开关器件(s1)、第二半导体开关器件(s2)和第三半导体开关器件(s3)为mosfet或igbt。

3.如权利要求1所述的高增益耦合电感型升压直流变换器，其特征在于，所述第一半导体开关器件(s1)和第二半导体开关器件(s2)的开关信号相同并与第三半导体开关器件(s3)的开关信号互补。

4.如权利要求1所述的高增益耦合电感型升压直流变换器，其特征在于，所述第一半导体开关器件(s1)、第二半导体开关器件(s2)和第三半导体开关器件(s3)的开关频率为fs，开关周期为ts，ts＝1/fs，第一半导体开关器件(s1)、第二半导体开关器件(s2)和第三半导体开关器件(s3)的占空比为d；

5.如权利要求4所述的高增益耦合电感型升压直流变换器，其特征在于，所述高增益耦合电感型升压直流变换器工作于模式一时，电压输入端的输入电压uin经第一半导体开关器件(s1)和第二半导体开关器件(s2)分别向耦合电感(lc)充电，此时耦合电感(lc)储能，滤波电容(co)向负载(ro)供电。

6.如权利要求4所述的高增益耦合电感型升压直流变换器，其特征在于，所述高增益耦合电感型升压直流变换器工作于模式二时，耦合电感(lc)释放能量，电压输入端的输入电压uin和耦合电感(lc)同时向滤波电容(co)和负载(ro)供电。

技术总结
本发明提供了一种高增益耦合电感型升压直流变换器，包括电压输入端，电压输入端的正极电连接耦合电感的第一线圈的同名端和第二半导体开关器件的漏极，电压输入端的负极电连接耦合电感的第二线圈的异名端和第一半导体开关器件的源极；第一线圈的异名端电连接第一半导体开关器件的漏极和第三半导体开关器件的源极；第二线圈的同名端电连接第二半导体开关器件的源极、输出滤波电容的一端和负载的一端；第三半导体开关器件的漏极电连接输出滤波电容的另一端和负载的另一端。本发明可以实现高增益直流电压变换，耦合电感减小了变换器体积，功率密度高，可广泛应用于各种需要直流升压变换的场合。

技术研发人员：徐千鸣,徐百龙,郭鹏,陈燕东,何志兴,罗安,胡家瑜,贾英喆,王雷,高兵,伍文华,周小平,张维尊,莫楠,王彤,刘国文
受保护的技术使用者：湖南大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/4