一种低纹波四开关升降压直流变换器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种低纹波四开关升降压直流变换器，包括输入源、三个滤波电容、第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、两个滤波电感和负载，所述输入源的两端并联有第一滤波电容，所述负载的两端并联有第三滤波电容，所述第一开关管和第三开关管互补导通，所述第二开关管和第四开关管互补导通。本实用新型专利技术提供的低纹波四开关升降压直流变换器，所述输入源和输出之间为单级功率变换且保证电流连续，从而提高变换效率，有效降低了直流变换器输入输出端的纹波，适用于对电流纹波要求较小的场合。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
一种低纹波四开关升降压直流变换器
本技术涉及一种升降压直流变换器，尤其涉及一种低纹波四开关升降压直流变换器，属于电力电子变换器
。
技术介绍
升降压直流变换器在光伏发电系统、可再生能源供电系统、蓄电池充放电等电压宽范围变化的场合具有广泛的应用前景。低纹波是直流-直流变换器所关注的重要性能指标，不仅可以减小滤波器的体积和重量，还可以有效改善输入源或负载的电能质量。在光伏发电应用场合，升降压变换器通常作为前级直流变换器与光伏电池相连，低纹波可以有效保证最大功率点跟踪具有良好的性能。传统的单开关管升降压直流变换器，如Buck/B00St、Flyback、SEPIC和Cuk变换器等，虽然能够实现升降压变换的功能，但它们存在诸如器件应力高、体积重量大、输入输出反极性等问题，限制了它们在某些场合的应用。请参见图1，现有的四开关升降压直流变换器只使用一个电感L1，拓扑结构简洁、功率密度高，但输入和输出端的电流都断续，不满足低纹波场合的应用需求。为了实现输入输出端的低纹波，需要额外在其输入输出端增加滤波器，增加了变换器的体积、重量和成本。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是提供一种低纹波四开关升降压直流变换器，能够有效降低直流变换器输入输出端的纹波，且不需要额外增加滤波器，不会增加变换器的体积、重量和成本。本技术为解决上述技术问题而采用的技术方案是提供一种低纹波四开关升降压直流变换器，包括输入源、第一滤波电容、第一开关管、第二开关管、第二滤波电容、第三开关管、第四开关管、第一电感、第二电感、第三滤波电容和负载，所述输入源的正极连于第一滤波电容的一端、第一开关管的漏极和第三开关管的源极，所述第三开关管的漏极连于第二滤波电容的一端和第二开关管的漏极，所述第二开关管的源极连于第四开关管的漏极和第一电感的一端，所述第四开关管的源极连于第二滤波电容的另一端、第一开关管的源极和第二电感的一端，所述第一电感的另一端连于第三滤波电容的一端和负载的一端，所述负载的另一端连于第三滤波电容的另一端、第二电感的另一端、第一滤波电容的另一端和输入源的负极。本技术对比现有技术有如下的有益效果:本技术提供的低波纹四开关升降压直流变换器，所述输入源和输出之间为单级功率变换且保证电流连续，从而提高变换效率，有效降低了直流变换器输入输出端的纹波，适用于对电流纹波要求较小的场合。【附图说明】图1为现有四开关升降压直流变换器电路原理图；图2为本技术低纹波四开关升降压直流变换器电路原理图；图3为本技术低纹波四开关升降压直流变换器在升压和降压两种工作模式下的等效电路图；图4(a)为本技术直流变换器在升压工作模式开关模态I下的等效电路图；图4(b)为本技术直流变换器在升压工作模式开关模态2下的等效电路图；图5 (a)为本技术直流变换器在降压工作模式开关模态I下的等效电路图；图5(b)为本技术直流变换器在降压工作模式开关模态2下的等效电路图。【具体实施方式】下面结合附图对本技术的技术方案进行详细说明。图2为本技术低纹波四开关升降压直流变换器电路原理图。请参见图2，本技术提供的低纹波四开关升降压直流变换器，由输入源Vin、第一滤波电容C1、第一开关管S1、第二开关管S2、第二滤波电容C2、第三开关管S3、第四开关管S4、第一电感L1、第二电感L2、第三滤波电容C3和负载R。构成，其中，输入源Vin的正极连于第一滤波电容C1的一端、第一开关管S1的漏极和第三开关管S3的源极,第三开关管S3的漏极连于第二滤波电容C2的一端和第二开关管S2的漏极，第二开关管S2的源极连于第四开关管S4的漏极和第一电感L1的一端,第四开关管S4的源极连于第二滤波电容C2的另一端、第一开关管S1的源极和第二电感L2的一端,第一电感L1的另一端连于第三滤波电容C3的一端和负载R。的一端，负载R。的另一端连于第三滤波电容C3的另一端、第二电感L2的另一端、第一滤波电容C1的另`一端和输入源Vin的负极。本技术提供的低纹波四开关升降压直流变换器，其控制方法如下:所述第一开关管S1和第三开关管S3互补导通，第二开关管S2和第四开关管S4互补导通，在升压模式，第一开关管S1和第三开关管S3高频开关工作，第二开关管S2保持直通而第四开关管S4保持关断；在降压模式，第二开关管S2和第四开关管S4高频开关工作，第三开关管S3保持直通而第一开关管S1保持关断。下面结合附图3~5详细说明本技术提供的低纹波四开关升降压直流变换器的工作过程。根据输入、输出电压大小关系，变换器可以有升压和降压两种工作模式。开关管Sp S2的占空比分别记为屯、d2，输出电压记为V。，则在电感电流连续的情况下，变换器工作进入稳态时输入、输出电压关系为:d VvO=JZJ-(I)当Vin〈V。时，变换器工作在升压模式，此时，S1^S3处于开关状态，S2 一直导通，S4 一直关断，其等效电路如图3(a)所示；当Vin>V。时，变换器工作在降压模式，此时，S2、S4处于开关状态，S1 一直关断，S3 一直导通，其等效电路如图3(b)所示。下面详细分析在两种工作模式下变换器的工作模态。电感U、L2的电流分别记为iL1>iL20假设所有电感、电容和开关管都为理想器件，忽略电容C1和C3上的电压纹波，则电容C1的电压等于输入源电压Vin，电容C3的电压等于负载两端电压V。，且电感L2中的电流为平滑的直流。因此，对于电感L2而言，仅需要较小的电感值就可以实现输入输出电流连续。在升压和降压模式，变换器均有两种开关模态。(I)升压模式工作模态1，如图4(a)所示=S1开通，S3关断，iL1、iL2满足:本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低纹波四开关升降压直流变换器，其特征在于，包括输入源、第一滤波电容(C1)、第一开关管(S1)、第二开关管(S2)、第二滤波电容(C2)、第三开关管(S3)、第四开关管(S4)、第一电感(L1)、第二电感(L2)、第三滤波电容(C3)和负载(Ro)，所述输入源的正极连于第一滤波电容(C1)的一端、第一开关管(S1)的漏极和第三开关管(S3)的源极，所述第三开关管(S3)的漏极连于第二滤波电容(C2)的一端和第二开关管(S2)的漏极，所述第二开关管(S2)的源极连于第四开关管(S4)的漏极和第一电感(L1)的一端，所述第四开关管(S4)的源极连于第二滤波电容(C2)的另一端、第一开关管(S1)的源极和第二电感(L2)的一端，所述第一电感(L1)的另一端连于第三滤波电容(C3)的一端和负载(Ro)的一端，所述负载(Ro)的另一端连于第三滤波电容(C3)的另一端、第二电感(L2)的另一端、第一滤波电容(C1)的另一端和输入源(Vin)的负极。

【技术特征摘要】
1.一种低纹波四开关升降压直流变换器，其特征在于，包括输入源、第一滤波电容(C1)、第一开关管(Si)、第二开关管(S2)、第二滤波电容(C2)、第三开关管(S3)、第四开关管(S4)、第一电感(L1)、第二电感(L2)、第三滤波电容(C3)和负载(R。)，所述输入源的正极连于第一滤波电容(C1)的一端、第一开关管(S1)的漏极和第三开关管(S3)的源极，所述第三开关管(S3)的漏极连于第二滤波电容(C2)的一端和第二开关管...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚华文，孟庆远，宋美恩，
申请(专利权)人：常州集能易新能源技术有限公司，
类型：实用新型
国别省市：