一种单相高增益升压型变换器制造技术

一种单相高增益升压型变换器。设有电源、功率开关管、输出电容、第一第二开关电容，第一第二续流二极管、箝位二极管、箝位电容、输出二极管和耦合电感；耦合电感包含原边绕组和副边绕组；原边绕组一端与电源正极相连，原边绕组另一端与功率开关管的漏极和第一开关电容一端相连，箝位二极管的阴极与箝位电容一端及第一续流二极管的阳极相连，第一开关电容另一端与第二续流二极管的阳极和副边绕组一端相连；副边绕组另一端与第一续流二极管的阴极和第二开关电容一端相连；第二开关电容另一端与第二续流二极管的阴极及输出二极管的阳极相连；输出二极管的阴极与输出电容一端相连，输出电容另一端与电源负极、功率开关管的源极连接在一起。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及DC-DC变换
，尤其是涉及一种单相高增益升压型变换器。
技术介绍
光伏并网发电是目前人们使用太阳能的重要方式。传统集中式光伏并网系统是由 许多紧密相连的太阳能电池板组成，这些电池板首先分组串联，然后并联起来形成光伏阵 列。光伏阵列产生的直流电会流到位于电池板侧旁的集中式并网逆变器，由其逆变器完成 DC/AC转换连接到电网，并找出最大功率跟踪点以优化光伏并网系统的效率。随着技术日趋 成熟和不断发展，集中式光伏并网发电系统存在的问题也逐渐引起了关注。 (1)集中式光伏并网发电系统中，单台逆变器的故障可能会导致整个系统的崩溃， 装置维护期间光伏阵列产生的能量被浪费。 (2)集中式并网系统的可扩展性较差。 (3)MPPT最大功率跟踪无法兼顾每块光伏板，使总输出功率达到最大。 针对集中式并网系统存在的问题，微型逆变器并网系统与串联直流模块并网系统 为代表的分布式并网方案成为当前的研究热点。 但分布式发电模块输出电压低，而公共直流母线电压常设定在200V或400V，所以 需要在这些发电模块与公共直流母线之间插入一高增益、高效率、高性能DC-DC变换器。 近年来，为提高变换器的电压增益，逐步发展出两种升压方式，一种是采用串联开 关电容的方式，该方法需要串联多个开关电容实现高增益，且充电回路中存在电流尖峰，电 磁干扰大，更重要的是输出电压不易调节；另一种方式是采用耦合电感升压，该方式下输出 二极管电压应力较高，影响了变换器的效率，且需要增添额外的吸收电路，电路复杂。为解 决软开关问题，相继研究了一些软开关电路，主要有两种：一种是通过附加二极管和无源电 感、电容等器件实现功率开关管的软开关；另一种是通过附加二极管和无源电感、电容等器 件实现功率开关管的软开关。这两种方法虽然可以实现功率管开关管的软开关，但外加电 路复杂，且不能降低功率开关管的电压应力。 中国专利CN103490628A公开一种单相高增益升压变换器，主要包括依次连接的 电压转移电路、耦合电感升压电路和输出电路。所述电压转移电路包括第一电感、开关管和 第一电容；所述耦合电感升压电路包括耦合电感的原边绕组和副边绕组、第二电容、第三电 容、第一二极管和第二二极管；所述输出电路包括第三二极管、第四电容和负载。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种功率开关管零电流开通、高增益输出和低电压应力， 可解决二极管在关断时的反向恢复问题的一种单相高增益升压型变换器。 本专利技术设有电源、功率开关管、输出电容、第一开关电容、第二开关电容，第一续流 二极管、第二续流二极管、箝位二极管、箝位电容、输出二极管和耦合电感；所述耦合电感为 双绕组耦合电感，所述双绕组耦合电感包含一个原边绕组和一个副边绕组； 所述耦合电感的原边绕组的一端与所述电源的正极相连，所述耦合电感的原边绕 组的另一端与所述功率开关管的漏极和所述第一开关电容的一端相连，箝位二极管的阴极 与箝位电容的一端及第一续流二极管的的阳极相连，所述第一开关电容的另一端与所述第 二续流二极管的阳极和所述耦合电感的副边绕组的一端相连；所述耦合电感的副边绕组的 另一端与所述第一续流二极管的阴极和所述第二开关电容的一端相连；所述第二开关电容 的另一端与所述第二续流二极管的阴极及所述输出二极管的阳极相连；所述输出二极管的 阴极与所述输出电容的一端相连，所述输出电容的另一端与所述电源的负极、所述功率开 关管的源极共同连接在一起。 本专利技术还可设有一个无源箝位电路和箝位二极管，所述无源箝位电路的一端与所 述功率开关管的漏极连接，所述无源箝位电路的另一端与所述第一续流二极管的阳极及所 述箝位电容的一端相连；所述箝位电容的另一端与所述电源的负极、所述功率开关管的源 极共同连接在一起。 所述无源箝位电路包括箝位二极管、箝位电容，所述箝位二极管不串联在功率回 路上。 本专利技术工作时，利用耦合电感的漏感实现功率开关管的零电流开通以及箝位二极 管和第二续流二极管的软关断；利用耦合电感的原边绕组和副边绕组实现变换器的高增益 输出，利用第一开关电容、第二开关电容进一步提高变换器的电压增益和降低功率器件的 电压应力，同时，每个开关周期中，箝位电容收集耦合电感的漏感能量，并最终转移到负载， 实现无源箝位电路的无损运行。 本专利技术提供的一种单相高增益升压型变换器，利用了耦合电感的漏感来实现功率 开关管的零电流开通，并有效控制二极管中电流下降速率，从而解决了二极管在关断时的 反向恢复问题。利用箝位二极管和箝位电容组成的无源箝位电路实现了漏感能量的无损转 移，箝位二极管不串联在功率回路上，可以减少导通损耗。利用耦合电感的原、副边绕组实 现了变换器的高增益输出，利用两个开关电容进一步提高了变换器的电压增益和降低了功 率器件的电压应力，无需额外的功率管开关和电感元件，附件元件少，结构简单，控制方便， 电路中无能量损耗元件，可提高升压型变换器的效率。【附图说明】 图1为本专利技术实施例的电路组成图。 图2为本专利技术实施例的等效电路。 图3为本专利技术实施例的开关模态l[t。等效电路图。 图4为本专利技术实施例的开关模态2?t2]等效电路图。 图5为本专利技术实施例的开关模态3等效电路图。 图6为本专利技术实施例的开关模态4 等效电路图。 图7为本专利技术实施例的开关模态5等效电路图。 图8为本专利技术实施例工作时的关键波形图。【具体实施方式】 下面结合附图和实施例对本专利技术做进一步说明。 参见图1，本专利技术提供的一种升压型变换器，包含一个功率管（S)，一个箝位二极 管仇)，一个箝位电容（Cc)，两个续流二极管（Dfl、Df2)，两个开关电容（Cfl、Cf2)，一个输出二 极管（D。)，一个输出电容（当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种单相高增益升压型变换器，其特征在于设有电源、功率开关管、输出电容、第一开关电容、第二开关电容，第一续流二极管、第二续流二极管、箝位二极管、箝位电容、输出二极管和耦合电感；所述耦合电感为双绕组耦合电感，所述双绕组耦合电感包含一个原边绕组和一个副边绕组；所述耦合电感的原边绕组的一端与所述电源的正极相连，所述耦合电感的原边绕组的另一端与所述功率开关管的漏极和所述第一开关电容的一端相连，箝位二极管的阴极与箝位电容的一端及第一续流二极管的的阳极相连，所述第一开关电容的另一端与所述第二续流二极管的阳极和所述耦合电感的副边绕组的一端相连；所述耦合电感的副边绕组的另一端与所述第一续流二极管的阴极和所述第二开关电容的一端相连；所述第二开关电容的另一端与所述第二续流二极管的阴极及所述输出二极管的阳极相连；所述输出二极管的阴极与所述输出电容的一端相连，所述输出电容的另一端与所述电源的负极、所述功率开关管的源极共同连接在一起。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：何良宗，郑智鹏，程琛，张建寰，陈文芗，李钷，薛文东，
申请(专利权)人：厦门大学，
类型：发明
国别省市：福建;35