【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及开关电源，尤其涉及一种结合开关电感和电容的高升压比变换装置和方法。
技术介绍
1、近年来的趋势表明，太阳能、燃料电池等可再生能源在能源领域的重要性与日俱增。这些可再生电源往往只能输出变化的低压直流电，一般从12-128v不等。而为了供给电动汽车充电、卫星和家用直流电等应用场合以及减小输电损耗，需要对将其升压整流并入高压直流母线。常用的传统升压变换器，升压(boost)变换器通过开关控制电感的储能和释放，从而提高电压输出。但为了将电压提高到更高的水平，需要提供很大的占空比，和更大体积的储能电感，这往往会带来严重的emi问题。尽管如此，能够提供的电压增益也不足以满足某些应用。而且boost变换器(升压变换器)的还有一个重要的缺点在于开关管损耗问题。开关管两端电压始终为输出电压，因此增加了开关损耗，导致效率低下。获得高升压增益的经典解决方案之一是将多个升压结构级联，但这种方法的问题是整体效率大大降低。
2、大多数高升压技术主要涉及隔离或非隔离dc-dc变换器。典型的隔离拓扑如反激、推挽、正激变换器和非隔离拓扑如半桥/全桥变换器均在开关管上存在电压尖峰问题。电压峰值背后的主要原因是变压器或电感器的漏感。通过为开关提供额外的箝位电路或缓冲电路，可以减少这些电压尖峰。无论哪种方式，都会使有不经济、损耗增加、效率降低等问题，或是在现有拓扑中添加其他组件。
技术实现思路
1、鉴于上述的分析，本专利技术实施例旨在提供一种结合开关电感和电容的高升压比变换装置和方法，用以解决现
2、一方面，本专利技术实施例提供了一种结合开关电感和电容的高升压比变换装置，包括：直流电源、第一支路、第二支路、第一续流二极管、第二续流二极管、第一电容器和第二电容器，其中，所述第一支路包括自上而下串联的第一电感器和第一开关，所述第二支路包括自上而下串联的第二开关和第二电感器；所述直流电源为并联连接的所述第一支路和所述第二支路供电；所述第一续流二极管的阳极连接至所述第一电感器和所述第一开关之间的第一连接点，其阴极连接至所述第一电容器的第一极板端；所述第二续流二极管的阳极连接至所述第一电容器的第一极板端，所述第二续流二极管的阴极连接至所述第二电容器的第一极板端；以及所述第一电容器的第二极板端连接至所述直流电源的负电压端，所述第二电容器的第二极板端连接至所述第一连接点。
3、上述技术方案的有益效果如下：根据本专利技术实施例的结合开关电感和电容的高升压比变换装置提供了一种基于非隔离开关电感和电容的dc-dc变换器，它将开关电感技术和电容相结合，以实现输出端的高升压。另外能够实现交错开关电感的并联充电和串联放电。
4、基于上述装置的进一步改进，结合开关电感和电容的高升压比变换装置，还包括整流二极管和并联连接的输出电容器和负载电阻器，其中，所述整流二极管的阳极连接至所述第二电容器的第一极板端，所述整流二极管的阴极连接至所述输出电容器的第一极板端；所述输出电容器的第二极板端连接至所述第二开关与所述第二电感器之间的第二连接点。
5、基于上述装置的进一步改进，所述第一开关的栅极和所述第二开关的栅极接收控制信号；所述第一开关的源极连接至所述第一连接点，所述第一开关的漏极连接至所述直流电源的负电压端；以及所述第二开关的源极连接所述直流电源的正电压端，以及所述第二开关的漏极连接至所述第二连接点。
6、另一方面，本专利技术实施例提供了一种结合开关电感和电容的高升压比变换方法，包括：将第一电感器和第一开关自上而下串联连接，并第二开关和第二电感器自上而下串联连接；将所述第一支路和所述第二支路并联连接；将所述第一续流二极管的阳极连接至所述第一电感器和所述第一开关之间的第一连接点，并将其阴极连接至所述第一电容器的第一极板端；将所述第二续流二极管的阳极连接至所述第一电容器的第一极板端，并将所述第二续流二极管的阴极连接至所述第二电容器的第一极板端；以及将所述第一电容器的第二极板端连接至直流电源的负电压端，并将所述第二电容器的第二极板端连接至所述第一连接点。
7、基于上述方法的进一步改进，将输出电容器与负载电阻器并联连接；将整流二极管的阳极连接至所述第二电容器的第一极板端，并将所述整流二极管的阴极连接至所述输出电容器的第一极板端；以及将所述输出电容器的第二极板端连接至所述第二开关与所述第二电感器之间的第二连接点。
8、基于上述方法的进一步改进，高升压比变换装置的工作周期顺序包括：第一电感电流连续模式、第二电感电流连续模式、第一电感电流断续模式和第二电感电流断续模式。
9、基于上述方法的进一步改进，通过向所述第一开关的栅极和所述第二开关的栅极提供控制信号，使得高升压比变换装置进入所述第一电感电流连续模式的过程中，所述第一开关和所述第二开关根据所述控制信号接通，所述第一电感器和所述第二电感器分流，所述第一电容器通过所述第二续流二极管向所述第二电容器充电，其中，所述第一电感器和所述第二电感器并联连接；对并联的所述第一电感器和所述第二电感器进行充电使得所述第一电感器和所述第二电感器两端具有相同的电压值；以及所述第一电感器的电感值等于所述第二电感器的电感器。
10、基于上述方法的进一步改进，通过停止向所述第一开关的栅极和所述第二开关的栅极提供控制信号，使得所述高升压比变换装置进入所述第二电感电流连续模式的过程中，所述第一开关和所述第二开关断开，所述第一电感器、所述第二电感器、所述第二电容器和所述直流电源对并联的所述输出电容器和所述负载电阻器放电，其中，所述第一电感器与所述第二电感器串联连接；以及所述第一电感器的电感器和所述第二电感器的电感值均为所述直流电源的电压值与所述第一电容器两端的电压值之间的差值。
11、基于上述方法的进一步改进，在所述第一电感电流断续模式结束时，所述第一开关和所述第二开关保持断开，所述第二电感器完全退磁，使得所述输出电容器为所述负载电阻器供电；所述直流电源与所述第一电感器共同为所述第一电容器充电而断开所述直流电源与所述负载电阻器之间电连接。
12、基于上述方法的进一步改进，在所述第二电感电流断续模式结束时，所述第一开关和所述第二开关保持断开，所述第一电感器也完全退磁，所述输出电容器继续为负载电阻器供电，而所述直流电源与所述负载电阻器之间电连接保持断开。
13、与现有技术相比，本专利技术至少可实现如下有益效果之一：
14、1、根据本专利技术实施例的结合开关电感和电容的高升压比变换装置提供了一种基于非隔离开关电感和电容的dc-dc变换器，它将开关电感技术和电容相结合，以实现输出端的高升压。另外利用并联充电和串联放电的交错电感升压原理实现高电压增益；
15、2、开关管的电压应力(管子工作时承受的电压为电压应力)远小于传统方案，开关损耗降低；
16、3、相对于各类改进型高升压变换器，nslcdc变换器需求的磁性元件体积和数量更小，元器件数量更少，可靠性更高，损耗更本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种结合开关电感和电容的高升压比变换装置，其特征在于，包括：直流电源、第一支路、第二支路、第一续流二极管、第二续流二极管、第一电容器和第二电容器，其中，
2.根据权利要求1所述的结合开关电感和电容的高升压比变换装置，其特征在于，还包括整流二极管和并联连接的输出电容器和负载电阻器，其中，
3.根据权利要求2所述的结合开关电感和电容的高升压比变换装置，其特征在于，
4.一种结合开关电感和电容的高升压比变换方法，其特征在于，包括：
5.根据权利要求4所述的结合开关电感和电容的高升压比变换方法，其特征在于，
6.根据权利要求5所述的结合开关电感和电容的高升压比变换方法，其特征在于，高升压比变换装置的工作周期顺序包括：第一电感电流连续模式、第二电感电流连续模式、第一电感电流断续模式和第二电感电流断续模式。
7.根据权利要求6所述的结合开关电感和电容的高升压比变换方法，其特征在于，
8.根据权利要求6所述的结合开关电感和电容的高升压比变换方法，其特征在于，通过停止向所述第一开关的栅极和所述第二开关的栅极提
9.根据权利要求6所述的结合开关电感和电容的高升压比变换方法，其特征在于，在所述第一电感电流断续模式结束时，所述第一开关和所述第二开关保持断开，所述第二电感器完全退磁，使得所述输出电容器为所述负载电阻器供电；所述直流电源与所述第一电感器共同为所述第一电容器充电而断开所述直流电源与所述负载电阻器之间电连接。
10.根据权利要求6所述的结合开关电感和电容的高升压比变换方法，其特征在于，在所述第二电感电流断续模式结束时，所述第一开关和所述第二开关保持断开，所述第一电感器也完全退磁，所述输出电容器继续为负载电阻器供电，而所述直流电源与所述负载电阻器之间电连接保持断开。
...【技术特征摘要】
1.一种结合开关电感和电容的高升压比变换装置，其特征在于，包括：直流电源、第一支路、第二支路、第一续流二极管、第二续流二极管、第一电容器和第二电容器，其中，
2.根据权利要求1所述的结合开关电感和电容的高升压比变换装置，其特征在于，还包括整流二极管和并联连接的输出电容器和负载电阻器，其中，
3.根据权利要求2所述的结合开关电感和电容的高升压比变换装置，其特征在于，
4.一种结合开关电感和电容的高升压比变换方法，其特征在于，包括：
5.根据权利要求4所述的结合开关电感和电容的高升压比变换方法，其特征在于，
6.根据权利要求5所述的结合开关电感和电容的高升压比变换方法，其特征在于，高升压比变换装置的工作周期顺序包括：第一电感电流连续模式、第二电感电流连续模式、第一电感电流断续模式和第二电感电流断续模式。
7.根据权利要求6所述的结合开关电感和电容的高升压比变换方法，其特征在于，
8.根据权利要求6所述的结合开关...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙宇豪，郑航，戴明聪，刘博禹，
申请(专利权)人：北京机械设备研究所，
类型：发明
国别省市：
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