【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及dc-dc变换设备领域，具体涉及一种集成l-c-s储能单元的dc-dc变换器。
技术介绍
1、应用于集中式光伏并网和微型逆变器光伏发电系统中的高增益dc-dc变换器具有效率高、电压增益高的优点。近年来，非隔离型高增益dc-dc变换器由于其结构简单，效率高而受到研究人员的青睐和研究，得到飞速发展。dc-dc变换器中常用的升压技术有级联技术、耦合电感、开关电感、开关电容、以及倍压整流技术等。
2、yifei zheng等人在文献analysis and design ofa single-switch high step-up coupled-inductorboost converter中采用耦合电感和开关电容构成的倍压单元提高了变换器的电压增益，称为transformerbuilt-in型变换器。该变换器通过耦合电感的匝比和开关电容技术提升了变换器的输出电压，变换器结构简单，输入电流连续。yan deng等人在文献single-switch high step-up converters with built-intransformervoltagemultiplier cell中在transformerbuilt-in型变换器结构上增加了一级开关电容来提升变换器的电压增益。
3、然而两种变换器没有充分利用耦合电感的绕组，在开关管关断期间，只有副边绕组串联在输出回路中起升压功能。因此如何充分利用耦合电感的绕组以获得更高的升压增益且结构简单、工作效率高的dc-dc变换电路已经成为升压技术的研究
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本专利技术提出了一种集成l-c-s储能单元的dc-dc变换器，使耦合电感和电容发挥更大的升压能力，整个电路结构简单，输入电流连续，纹波小，能够实现高电压增益。
2、本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：
3、一种集成l-c-s储能单元的dc-dc变换器，包括储能电感、耦合电感一次绕组、耦合电感二次绕组、励磁电感、漏感、第一储能电容和输出负载；
4、其中所述储能电感的一端与直流电源的正极相连，所述储能电感的另一端与第一开关管的漏极、第二开关管的源极、第一储能电容的负极以及第三二极管的阳极相连；所述第一开关管的源极与直流电源的负极、第三储能电容的负极、第二输出电容的负极以及输出负载的负极相连；所述第二开关管的漏极与漏感的一端、耦合电感二次绕组的同名端以及第一二极管的阳极相连；
5、所述耦合电感一次绕组和励磁电感并联，所述漏感的另一端分别与耦合电感一次绕组的异名端和励磁电感的一端连接，所述励磁电感的另一端分别与耦合电感一次绕组的同名端和第一储能电容的正极相连；所述耦合电感二次绕组的异名端与第二储能电容的负极相连；
6、所述第一二极管的阴极与第二二极管的阳极、第一输出电容的负极以及第二输出电容的正极相连；所述第二二极管的阳极与第二储能电容的正极以及输出二极管的阳极相连；所述第三二极管的阴极与第四二极管的阳极以及第三储能电容的正极相连；所述第四二极管的阳极与耦合电感一次绕组的同名端以及第一储能电容的正极相连；所述输出二极管的阴极与第一输出电容的正极以及输出负载的正极相连；所述第一输出电容与第二输出电容串联，并且所述第一输出电容与第二输出电容与输出负载并联。
7、在一些实施例中，所述第一开关管还包括第五二极管和第一缓冲电容；所述第五二极管和第一缓冲电容并联连接；所述第五二极管的阴极和第一缓冲电容的正极连接；所述第五二极管的阳极和第一缓冲电容的负极、第一开关管的源极以及直流电源的负极连接。
8、在一些实施例中，所述第二开关管还包括第六二极管和第二缓冲电容；所述第六二极管和第二缓冲电容并联连接；所述第六二极管的阴极和第二缓冲电容的正极连接；所述第六二极管的阳极与第二缓冲电容的负极、第一储能电容的阴极以及第一开关管的漏极相连。
9、在一些实施例中，所述耦合电感一次绕组的匝比n1与耦合电感二次绕组的匝比n2满足：n＝n2/n1，且2≤n≤4。
10、在一些实施例中，在所述第一开关管和第二开关管均导通时，所述第二二极管和第四二极管因承受正向电压而导通，所述输出二极管承受反压而截至，所述直流电源给所述储能电感充电，所述第三储能电容通过第四二极管给所述第一储能电容和耦合电感一次绕组充电；所述第二输出电容和耦合电感二次绕组通过所述第二二极管给第二储能电容充电；所述输出负载由所述第一输出电容和第二输出电容供电。
11、在一些实施例中，在所述第一开关管和第二开关管均关断时，所述第一二极管、第三二极管和输出二极管因承受正向电压而导通，同时所述第二二极管和第四二极管反偏截止；所述第一开关管、第二开关管、第二二极管和第四二极管的两端电压分别被第三储能电容、第三储能电容和第二输出电容、第一输出电容和第一储能电容钳位；所述直流电源、输入电感、第一储能电容、耦合电感一次绕组、耦合电感二次绕组和第二储能电容向第三储能电容、第一输出电容、第二输出电容和输出负载释放能量。
12、在一些实施例中，所述第一开关管和第二开关管均采用n沟道的mos管；所述第一开关管和第二开关管均通过栅极和源极接收外部设备的控制信号。
13、在一些实施例中，所述外部设备采用单极性pwm控制。
14、本专利技术的有益效果：
15、本申请的变换器耦合电感的原边绕组和副边绕组串联后和输入电感、开关电容一起提升了输出电压，相应地，耦合电感的漏感能量能够传输给负载。集成l-c-s单元可以使使耦合电感和电容具有更大的升压能力，在适中的耦合电感匝比n和占空比d时能够实现高电压增益。变换器具有电压增益高，开关管电压应力小，输入电流连续，耦合电感损耗小，整机效率高的优点。
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1.一种集成L-C-S储能单元的DC-DC变换器，其特征在于，包括储能电感、耦合电感一次绕组、耦合电感二次绕组、励磁电感、漏感、第一储能电容和输出负载；
2.根据权利要求1所述的集成L-C-S储能单元的DC-DC变换器，其特征在于，所述第一开关管还包括第五二极管和第一缓冲电容；所述第五二极管和第一缓冲电容并联连接；所述第五二极管的阴极和第一缓冲电容的正极连接；所述第五二极管的阳极和第一缓冲电容的负极、第一开关管的源极以及直流电源的负极连接。
3.根据权利要求2所述的集成L-C-S储能单元的DC-DC变换器，其特征在于，所述第二开关管还包括第六二极管和第二缓冲电容；所述第六二极管和第二缓冲电容并联连接；所述第六二极管的阴极和第二缓冲电容的正极连接；所述第六二极管的阳极与第二缓冲电容的负极、第一储能电容的阴极以及第一开关管S1的漏极相连。
4.根据权利要求1所述的集成L-C-S储能单元的DC-DC变换器，其特征在于，所述耦合电感一次绕组的匝比n1与耦合电感二次绕组的匝比n2满足：n＝n2/n1，且2≤n≤4。
5.根据权利要求3所述的集
6.根据权利要求5所述的集成L-C-S储能单元的DC-DC变换器，其特征在于，在所述第一开关管和第二开关管均关断时，所述第一二极管、第三二极管和输出二极管因承受正向电压而导通，同时所述第二二极管和第四二极管反偏截止；所述第一开关管、第二开关管、第二二极管和第四二极管的两端电压分别被第三储能电容、第三储能电容和第二输出电容、第一输出电容和第一储能电容钳位；所述直流电源、输入电感、第一储能电容、耦合电感一次绕组、耦合电感二次绕组和第二储能电容向第三储能电容、第一输出电容、第二输出电容和输出负载释放能量。
7.根据权利要求1所述的集成L-C-S储能单元的DC-DC变换器，其特征在于，所述第一开关管和第二开关管均采用N沟道的MOS管；所述第一开关管和第二开关管均通过栅极和源极接收外部设备的控制信号。
8.根据权利要求7所述的集成L-C-S储能单元的DC-DC变换器，其特征在于，所述外部设备采用单极性PWM控制。
...【技术特征摘要】
1.一种集成l-c-s储能单元的dc-dc变换器，其特征在于，包括储能电感、耦合电感一次绕组、耦合电感二次绕组、励磁电感、漏感、第一储能电容和输出负载；
2.根据权利要求1所述的集成l-c-s储能单元的dc-dc变换器，其特征在于，所述第一开关管还包括第五二极管和第一缓冲电容；所述第五二极管和第一缓冲电容并联连接；所述第五二极管的阴极和第一缓冲电容的正极连接；所述第五二极管的阳极和第一缓冲电容的负极、第一开关管的源极以及直流电源的负极连接。
3.根据权利要求2所述的集成l-c-s储能单元的dc-dc变换器，其特征在于，所述第二开关管还包括第六二极管和第二缓冲电容；所述第六二极管和第二缓冲电容并联连接；所述第六二极管的阴极和第二缓冲电容的正极连接；所述第六二极管的阳极与第二缓冲电容的负极、第一储能电容的阴极以及第一开关管s1的漏极相连。
4.根据权利要求1所述的集成l-c-s储能单元的dc-dc变换器，其特征在于，所述耦合电感一次绕组的匝比n1与耦合电感二次绕组的匝比n2满足：n＝n2/n1，且2≤n≤4。
5.根据权利要求3所述的集成l-c-s储能单元的dc-dc变换器，其特征在于，在所述第一开关管和第二开关管均导通时，所述第二二极管和第四二极管因承受正向...
【专利技术属性】
技术研发人员：丁新平，蒋凯新，张鹏程，严智强，戴万宜，张春林，杜云鹏，
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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