本发明专利技术公开了应用于直流微电网系统的高升压软开关直流变换器，包括直流输入单元、储能电感、三绕组耦合电感、准Z源结构、箝位结构、倍压单元结构以及直流输出负载。三绕组耦合电感等效为匝比为N1：N2：N3的理想变压器；利用倍压单元结构的升压能力，配合耦合电感的充放电，对三绕组耦合电感匝比以及开关管占空比D进行共同调节，使直流变换器具有高增益、高灵活度的升压能力；准Z源结构中的二极管替换为开关管，通过其缓冲电容在死区时间内的完全充放电，使有源开关管和二极管实现了软开关功能，电路的无源元件少，变换器的工作效率提高；箝位结构降低了电磁干扰。该变换器整体设计合理，输入电流连续，输入输出共地，采样和控制方便。便。便。
【技术实现步骤摘要】
应用于直流微电网系统的高升压软开关直流变换器
[0001]本专利技术涉及电力电子变换器
，具体是应用于直流微电网系统的高升压软开关直流变换器。
技术介绍
[0002]随着国民经济的不断发展，未来各行各业的发展将会对于电能的需求量逐渐提高，但同时社会又面临着长期由于传统化石燃料供能发电所产生的环境问题，因此针对于电力的生产、使用、回收等问题的优化，例如如何高效率地利用太阳能、氢能、风能等清洁型的新能源进行发电，如何提高所生产的电能的利用率，如何回收利用过度生产的电能等问题便成了电能、新能源等相关的各行各业研究人员共同努力的方向。
[0003]近些年来，随着研究的深入DC Microgrid(直流微电网系统)孕育而生，相比较于传统的集中式大电网系统，直流微电网系统与现在的多能源供电的趋势更为适配并具有较高的可靠性和安全性，它由光伏发电、生物质能发电、燃料电池发电、风力发电、储能系统、电力电子变换器以及各种用电系统构。在直流微电网系统中，将供电设备所产生的低压直流电能通过高电压增益的直流变换器并入高压直流母线，这对该直流变换器的升压性能和能量转换效率有重要的要求。
[0004]文献“Chen M X,Yin C Q,Loh P C,et al.Improved Large DC Gain Converters with Low Voltage Stress on Switches Based on Coupled
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Inductor and Voltage Multiplier for Renewable Energy Applications[J].IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics,2020,8(3):2824
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2836.”提出了一种将开关电容、倍压单元结构和耦合电感结合应用的变换器，增加了无源钳位结构，减小了开关管的电压应力，同时降低了输出二极管的电压应力，并解决了其反向恢复问题，但是变换器工作于硬开关环境，对开关管造成一定损耗，影响其效率；文献“Rezvanyvardom M,Mirzaei A,and Heydari S.Fully Soft
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Switching Nonisolated Quasi
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Z
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Source DC
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DC Converter with High
‑
Voltage Gain[J].IEEE Transactions on Power Electronics,2021,9(2):1854
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1862.”提出了一种通过电路的谐振实现有源器件软开关功能的变换器，该变换器结构简单、功率损耗小、转换效率高，但是开关管两端的电压应力较高；文献“Poorali B,and Adib E.Soft
‑
Switched High Step
‑
Up Quasi
‑
Z
‑
Source DC
‑
DC Converter[J].IEEE Transactions on Industrial Electronics,2020,67(6):4547
‑
4555.”提出了一种软开关高电压增益准Z源DC
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DC变换器，该变换器将一个倍增器电压单元集成到准Z源结构中，使该变换器所有源器件均实现了软开关，有源器件损耗小、效率高，但变换器的电压增益还有待进一步提高；文献“Akhlaghi Band Farzanehfard H.Soft Switching Interleaved High Step
‑
Up Converter with Multifunction Coupled Inductors[J].IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics,2021,2(1):13
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20.”提出了一种基于耦合电感的交错并联软开关升压变换器，相关交叉技术可实现较高的电压增益，降低输入电流纹波、交错并联相数及占空比，然而这些技术中的附加组件增加了变换器的复杂
性和成本。
技术实现思路
[0005]本专利技术的目的在于：应用于直流微电网系统的高升压软开关直流变换器，包括：
[0006]直流输入电源V
g
，二极管D1、D2、D3、D4、D5，电容C1、C2、C3、C4，输出电容C
o1
、C
o2
、C
o3
，功率开关管S、S
a
，直流输出负载R，储能电感L1和三绕组耦合电感L
N1
、L
N2
、L
N3
；
[0007]所述储能电感L1一端与直流输入电源V
g
的正极相连，另一端与功率开关管S
a
的第一端口、以及电容C2的负极的公共端相连；
[0008]所述功率开关管S
a
的第三端与耦合电感L
N2
的异名端、二极管D1的阳极、耦合电感L
N1
的同名端以及电容C1的正极相连；
[0009]所述耦合电感L
N2
的同名端与电容C3的负极相连；
[0010]所述二极管D1的阴极与电容C3的正极相连；
[0011]所述耦合电感L
N1
的异名端与功率开关管S的第三端、电容C2的正极、以及电容C4的负极的公共端相连；
[0012]所述二极管D2的阴极与电容C4的正极、以及二极管D3的阳极的公共端相连
[0013]所述二极管D3的阴极与二极管D4的阳极、输出电容C
o2
的负极、以及输出电容C
o1
的正极的公共端相连；
[0014]所述二极管D4的阴极与耦合电感L
N3
的同名端、以及二极管D5的阳极的公共端相连；
[0015]所述二极管D5的阴极与输出电容C
o3
的正极相连；
[0016]所述耦合电感L
N3
的异名端与输出电容C
o3
的负极、以及输出电容C
o2
的正极的公共端相连；
[0017]所述功率开关管S的第一端与电容C1的负极、输出电容C
o1
的负极、直流输入电源V
g
的负极、以及直流输出负载R的负极相连；
[0018]所述输出电容C
o1
、C
o2
、C
o3
串联，并且与直流输出负载R并联。
[0019]进一步地，前述的功率开关管S
a
上还包括其体二极管D
...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.应用于直流微电网系统的高升压软开关直流变换器，其特征在于，包括：直流输入电源V
g
，二极管D1、D2、D3、D4、D5，电容C1、C2、C3、C4，输出电容C
o1
、C
o2
、C
o3
，功率开关管S、S
a
，直流输出负载R，储能电感L1和三绕组耦合电感L
N1
、L
N2
、L
N3
；所述储能电感L1一端与直流输入电源V
g
的正极相连，另一端与功率开关管S
a
的第一端口、以及电容C2的负极的公共端相连；所述功率开关管S
a
的第三端与耦合电感L
N2
的异名端、二极管D1的阳极、耦合电感L
N1
的同名端以及电容C1的正极相连；所述耦合电感L
N2
的同名端与电容C3的负极相连；所述二极管D1的阴极与电容C3的正极相连；所述耦合电感L
N1
的异名端与功率开关管S的第三端、电容C2的正极、以及电容C4的负极的公共端相连；所述二极管D2的阴极与电容C4的正极、以及二极管D3的阳极的公共端相连所述二极管D3的阴极与二极管D4的阳极、输出电容C
o2
的负极、以及输出电容C
o1
的正极的公共端相连；所述二极管D4的阴极与耦合电感L
N3
的同名端、以及二极管D5的阳极的公共端相连；所述二极管D5的阴极与输出电容C
o3
的正极相连；所述耦合电感L
N3
的异名端与输出电容C
o3
的负极、以及输出电容C
o2
的正极的公共端相连；所述功率开关管S的第一端与电容C1的负极、输出电容C
o1
的负极、直流输入电源V
g
的负极、以及直流输出负载R的负极相连；所述输出电容C
o1
、C
o2
...
【专利技术属性】
技术研发人员：丁新平，俞寅昊，蒋凯新，严智强，寇状状，李本阳，
申请(专利权)人：南京信息工程大学，
类型：发明
国别省市：
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