一种三电感高增益Boost变换器制造技术

本发明专利技术公开了一种三电感高增益Boost变换器，变换器的直流电源正极与输入滤波电容正极、第一电感一端、第二二极管阳极、第四二极管阳极连接；第一电感另一端与第一二极管阳极、第一电容负极连接；第一二极管阴极与第二电感一端、第二二极管阴极连接；第二电感另一端与第三二极管阳极、第二电容负极连接；第二电容正极与第四二极管阴极、第三电感一端连接；第三电感另一端与第一电容正极、第三二极管阴极、第五二极管阳极、开关管漏极连接；第五二极管阴极与输出滤波电容正极、直流负载一端连接；直流负载另一端与输出滤波电容负极、开关管源极、输入滤波电容负极、输入电源负极相连。输入电源负极相连。输入电源负极相连。

【技术实现步骤摘要】
一种三电感高增益Boost变换器


[0001]本专利技术属于DC
‑
DC升压变换器
，具体涉及一种三电感高增益Boost变换器。

技术介绍

[0002]近年来，环境污染和能源短缺问题引起了全世界的高度关注。为此，太阳能、风能等无污染且可再生能源得到了快速的发展。然而，燃料电池、光伏电池等可再生能源发电单元的端电压较低且变化范围较宽。因此，分布式可再生能源并网发电系统普遍采用直流升压变换器级联电压型逆变器的两级式结构。目前，非隔离并网逆变器的漏电流抑制策略日益成熟，电气安全问题已经得到完美解决。而且，相较于隔离型变换器，非隔离型变换器具有体积小、成本低、损耗小的优点。因此，采用非隔离型升压变换器作为可再生能源接口变换器更具有优势。
[0003]Boost变换器是应用最为广泛的非隔离型升压变换器。其输入电流连续，结构简单，但实际电压增益受电路寄生参数的影响存在极大值，通常一般低于5，且系统效率严重下降。为此，近年来，各种非隔离型高增益Boost变换器继被报道。基于耦合电感的Boost变换器可以通过改变耦合电感绕组匝比来获得较高的电压增益，但是由于漏感能量难以有效回收，变换效率通常较低。基于开关电感的Boost变换器通过控制开关管的关断和导通来改变电感的连接方式，从而获得较高的电压增益；但是作为可再生能源接口变换器时，其升压能力略显不足。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术目的在于提供一种三电感高增益Boost变换器，其只采用一个开关管，控制简单；电压增益为2/(1
‑
D)2，可以在较小占空比条件下取得极大的电压增益；由两个输入电感共同分摊输入电流，故电感的电流应力下降，可以选用较小的磁芯。因此，所专利技术的高增益变换器具有较低的成本、较高的变换效率和极强的升压能力，特别适用于可再生能源发电系统。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术提出的技术方案如下：
[0006]一种三电感高增益Boost变换器，包括直流电源U
in
；所述直流电源U
in
的正极分别连接输入滤波电容C
in
的正极、第一电感L1的一端、第二二极管D2的阳极、第四二极管D4的阳极；所述第一电感L1的另一端分别连接第一二极管D1的阳极、所述第一电容C1的负极；所述第一二极管D1的阴极分别连接所述第二电感L2的一端、所述第二二极管D2的阴极；所述第二电感L2的另一端分别连接所述第三二极管D3的阳极、所述第二电容C2的负极；所述第二电容C2的正极分别连接所述第四二极管D4的阴极、所述第三电感L3的一端；所述第三电感L3的另一端分别连接所述第一电容C1的正极、所述第三二极管D3的阴极、所述第五二极管D5的阳极、所述开关管S的漏极；所述第五二极管D5的阴极分别连接所述输出滤波电容C
o
的正极、所述直流负载R的一端；所述直流负载R的另一端分别连接所述输出滤波电容C
o
的负极、所述
开关管S的源极、所述输入滤波电容C
in
的负极、所述输入电源U
in
的负极。
[0007]进一步，高增益Boost变换器的理想电压增益G为：
[0008][0009]其中，D为开关管S的控制信号的占空比。
[0010]进一步，通过调节开关管S的开通和关断，实现高增益Boost变换器在一个开关周期T
s
内的工作模态1和工作模态2的切换。
[0011]进一步，工作模态1，t0～t1阶段：在t0时刻，开通开关管S；第一二极管D1和第五二极管D5关断，第二二极管D2、第三二极管D3和第四二极管D4导通；在t1时刻，开关管S关断，工作模态1结束。工作模态2，t1～t2阶段：t1时刻，第一二极管D1和第五二极管D5导通，第二二极管D2、第三二极管D3和第四二极管D4关断；t2时刻，开关管S导通，工作模态2结束，进入下一个开关周期。
[0012]进一步，在工作模态1时，第一电感L1的电流i
L1
、第二电感L2的电流i
L2
、第三电感L3的电流i
L3
均线性增大；电源U
in
通过开关管S和第一电容C1向第一电感L1充电；通过开关管S、第二二极管D2和第三二极管D3向第二电感L2充电；通过开关管S和第四二极管D4向第三电感L3充电；通过开关管S、第三二极管D3和第四二极管D4向第二电容C2充电；同时，输出滤波电容C
o
单独向直流负载R供电。在工作模态2时，第一电感的电流i
L1
、第二电感的电流i
L2
和第三电感的电流i
L3
线性减小；电源U
in
、第二电容C2、第一电感L1、第二电感L2与第三电感L3串联通过第五二极管D5向输出滤波电容C
o
和直流负载R供电；同时，第二电容C2、第二电感L2与第三电感L3通过第一二极管D1向第一电容C1充电。
[0013]有益效果
[0014]与现有技术相比，本专利技术提出的一种三电感高增益Boost变换器，该高增益Boost变换器只采用1个开关管，4个电容、3个电感、5个二极管，结构均相对简单；升压能力极强，其电压增益为2/(1
‑
D)2；且只采用一个开关管，控制较简单。此外，该非隔离高增益直流变换器的第二电感L2和第三电感L3共同分摊输入电流，故其电流应力下降，可以选用较小的磁芯；同时，有利于减小二极管的通态损耗。因此，本专利技术所提高增益Boost变换器适用于可再生能源并网发电系统。
附图说明
[0015]图1为本申请实施例的一种三电感高增益Boost变换器的电路结构示意图；
[0016]图2(a)
‑
(b)为图1所示的高增益Boost变换器在一个开关周期T
s
内的2种工作模态等效图；
[0017]图3为图1所示的高增益Boost变换器在一个开关周期内的主要工作波形图；
[0018]图4为图1所示的高增益Boost变换器的平均电流的等效电路示意图；
[0019]图5为图1所示的高增益Boost变换器的仿真波形图。
具体实施方式
[0020]下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基
于本申请中的实施例，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，都属于本专利技术保护的范围。
[0021]本专利技术提供了一种三电感高增益Boost变换器，电路结构如图1所示。该高增益Boost变换器包括直流电源U
in
、输入滤波电容C
in
、第一电感L1、第二电感L2、第三电感L3、开关管S、第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4、第五二极管D5、第一电容C本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种三电感高增益Boost变换器，其特征在于，包括直流电源U
in
；所述直流电源U
in
的正极分别连接输入滤波电容C
in
的正极、第一电感L1的一端、第二二极管D2的阳极、第四二极管D4的阳极；所述第一电感L1的另一端分别连接第一二极管D1的阳极、所述第一电容C1的负极；所述第一二极管D1的阴极分别连接所述第二电感L2的一端、所述第二二极管D2的阴极；所述第二电感L2的另一端分别连接所述第三二极管D3的阳极、所述第二电容C2的负极；所述第二电容C2的正极分别连接所述第四二极管D4的阴极、所述第三电感L3的一端；所述第三电感L3的另一端分别连接所述第一电容C1的正极、所述第三二极管D3的阴极、所述第五二极管D5的阳极、所述开关管S的漏极；所述第五二极管D5的阴极分别连接所述输出滤波电容C
o
的正极、所述直流负载R的一端；所述直流负载R的另一端分别连接所述输出滤波电容C
o
的负极、所述开关管S的源极、所述输入滤波电容C
in
的负极、所述输入电源U
in
的负极。2.根据权利要求1所述的一种三电感高增益Boost变换器，其特征在于，高增益Boost变换器的理想电压增益G为：其中，D为开关管S的控制信号的占空比。3.根据权利要求1或2所述的一种三电感高增益Boost变换器，其特征在于，通过调节开关管S的开通和关断，实现高增益Boost变换器在一个开关周期T
s
内的工作模态1和工作模态2的切换...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦杨，许兴，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：