一种带抽头电感和有源边谐振单元的升压变换器制造技术

本实用新型专利技术属于电力电子软开关技术领域，公开了一种带抽头电感和有源边谐振单元的升压变换器，包括电压源、漏电感、励磁电感、抽头电感、谐振电感、谐振电容、第一晶体管、第二晶体管以及二极管；电压源的正极与漏电感连接，负极与第二晶体管的源极和地电平均连接；漏电感与抽头电感和励磁电感均连接，抽头电感的抽头端与谐振电感连接，谐振电容和励磁电感均与抽头电感与谐振电感之间的连接线连接；谐振电感与第二晶体管的漏极连接，谐振电容与第一晶体管的漏极连接，第一晶体管的源极与第二晶体管的源极连接；抽头电感与二极管的正极连接，二极管的负极与负载连接，负载与第一晶体管的源极连接，实现高电压增益、高效率和高输出功率。率。率。

【技术实现步骤摘要】
一种带抽头电感和有源边谐振单元的升压变换器


[0001]本技术属于电力电子软开关
，涉及一种带抽头电感和有源边谐振单元的升压变换器。

技术介绍

[0002]传统的不控和可控整流电路向电网中注入了大量谐波与无功电流，对电网造成了污染，因此各国开始大力提倡新能源的开发与利用。在可再生能源系统中，升压型DC/DC变换器被广泛应用，目前对升压变换器的研究已经取得了一定成果，但在传统的升压变换器中，不可能同时获得高电压增益、高效率和高输出功率。首先，在传统的升压变换器中，获得高电压增益需要极高的占空比，这会增加电流纹波和传导损耗；其次，开关电压应力几乎等于输出电压，这就迫使使用额定电压更高的晶体管，使得变换器效率降低；第三，在传统的升压变换器中，输出二极管中存在显著的反向恢复电流，这也增加了开关损耗。这些都导致传统升压转换器无法满足高压微电网的运行控制要求，因此需要具有更高效率和高电压增益的升压变换器。
[0003]有研究者提出在变换器中使用抽头电感器可以实现高电压增益，因为抽头电感器的漏电感可以限制输出二极管的电流变化速率，降低了反向恢复损耗，然而，电感器的漏感会在关断期间引起开关间的电压过冲，在这些拓扑中，需要一个缓冲电路来降低晶体管的额定电压。另有研究者提出可以使用电压箝位方法以降低晶体管上的电压应力并恢复泄漏能量，晶体管采用脉宽调制(PWM)工作，可以降低其额定电压，最小化传导损耗；箝位电路回收泄漏能量，有助于降低晶体管的关断电压应力，电压增益可通过附加绕组或开关电容器进一步提高，但这种电路通常需要一个额外的晶体管和一个电容器，电路结构和控制方法会更加复杂，工作效率也会受到影响。还有研究者提出使用多相交错技术可以实现高电压增益，降低电流纹波的同时的得到了高功率密度，此外，输出二极管的反向恢复电流也得到了减小，但是电路结构复杂，传导损耗也并没有达到理想的效果。

技术实现思路

[0004]本技术的目的在于克服上述现有技术中，升压变换器电流纹波和传导损耗高、变换器效率低、电压增益低及电路结构复杂的缺点，提供一种带抽头电感和有源边谐振单元的升压变换器。
[0005]为达到上述目的，本技术采用以下技术方案予以实现：
[0006]一种带抽头电感和有源边谐振单元的升压变换器，包括电压源、漏电感、励磁电感、抽头电感、谐振电感、谐振电容、第一晶体管、第二晶体管以及二极管；
[0007]电压源的正极与漏电感的第一端连接，负极与第二晶体管的源极和地电平均连接；漏电感的第二端与抽头电感的第一端和励磁电感的第一端均连接，抽头电感的抽头端与谐振电感的第一端连接，谐振电容的第一端以及励磁电感的第二端均与抽头电感和谐振电感之间的连接线连接；谐振电感的第二端与第二晶体管的漏极连接，谐振电容的第二端
与第一晶体管的漏极连接，第一晶体管的源极与第二晶体管的源极连接；抽头电感的第二端与二极管的正极连接，二极管的负极与负载的第一端连接，负载的第二端与第一晶体管的源极连接。
[0008]本技术进一步的改进在于：
[0009]还包括输出电容，输出电容的第一端连接二极管的负极，输出电容的第二端连接第一晶体管的源极。
[0010]所述第一晶体管和第二晶体管的占空比均不大于0.6。
[0011]所述二极管为续流二极管。
[0012]所述第一晶体管为MOSFET管。
[0013]所述第二晶体管为MOSFET管。
[0014]与现有技术相比，本技术具有以下有益效果：
[0015]本技术带抽头电感和有源边谐振单元的升压变换器，通过谐振电感和谐振电容并联组成谐振单元，为所有的半导体器件提供软开关，有效降低了开关损耗、运行时间间隔和消耗的功率；同时，利用带抽头电感和有源边谐振单元的拓扑结构，消除了漏感负效应有关的电压超调问题，实现了变换器整体运行优化；此外，通过使用简单的抽头电感结构和晶体管软开关技术，不损失有效占空比，提高了变换器的效率，通过谐振电感和谐振电容并联组成谐振单元，得到的电流消除由漏感引起的过冲，降低电流纹波和传导损耗，最终实现高电压增益、高效率和高输出功率。
[0016]进一步的，通过设置输出电容C，滤除交流成分，降低交流脉动波纹系数，使输出电压更加稳定。
[0017]进一步的，第一晶体管和第二晶体管采用MOSFET管，控制电路开通和关断的同时有效减小输入电流纹波。
附图说明
[0018]图1为本技术的带抽头电感和有源边谐振单元的升压变换器的拓扑图；
[0019]图2为本技术的带抽头电感和有源边谐振单元的升压变换器的工作模式1的示意图；
[0020]图3为本技术的带抽头电感和有源边谐振单元的升压变换器的工作模式2的示意图；
[0021]图4为本技术的带抽头电感和有源边谐振单元的升压变换器的工作模式3的示意图；
[0022]图5为本技术的带抽头电感和有源边谐振单元的升压变换器的工作模式4的示意图；
[0023]图6为本技术的带抽头电感和有源边谐振单元的升压变换器的工作模式5的示意图；
[0024]图7为本技术的带抽头电感和有源边谐振单元的升压变换器的工作模式6的示意图；
[0025]图8为本技术的带抽头电感和有源边谐振单元的升压变换器的工作模式7的示意图。
[0026]其中：Vin为输入电压；L
Lk
为漏电感；L
m
为励磁电感；N1和N2为抽头电感的匝数；L
r
为谐振电感；C
r
为谐振电容；S1和S2为晶体管；D为二极管；C为输出电容；R
o
为负载。
具体实施方式
[0027]为了使本
的人员更好地理解本技术方案，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本技术保护的范围。
[0028]需要说明的是，本技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本技术的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
[0029]下面结合附图对本技术做进一步详细描述：
[0030]参见图1，本技术带抽头电感和有源边谐振单元的升压变换器，包括电压源V
in
、漏电感L本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种带抽头电感和有源边谐振单元的升压变换器，其特征在于，包括电压源、漏电感、励磁电感、抽头电感、谐振电感、谐振电容、第一晶体管、第二晶体管以及二极管；电压源的正极与漏电感的第一端连接，负极与第二晶体管的源极和地电平均连接；漏电感的第二端与抽头电感的第一端和励磁电感的第一端均连接，抽头电感的抽头端与谐振电感的第一端连接，谐振电容的第一端以及励磁电感的第二端均与抽头电感和谐振电感之间的连接线连接；谐振电感的第二端与第二晶体管的漏极连接，谐振电容的第二端与第一晶体管的漏极连接，第一晶体管的源极与第二晶体管的源极连接；抽头电感的第二端与二极管的正极连接，二极管的负极与负载的第一端连接，负载的第二端与第一晶体管的源极连接...

【专利技术属性】
技术研发人员：王红艳，王依妍，陈景文，张文倩，周媛，刘嘉欣，
申请(专利权)人：陕西科技大学，
类型：新型
国别省市：