[实用新型]耦合电感实现正反激隔离式升压型变换器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种直流-直流变换器及应用，具体说是耦合电感实现正反激隔离式有源箝位交错并联升压型变换器。 

背景技术

近年来，能源的短缺和环境的污染已经成为世界的焦点，可再生能源的发展和应用受到世界各国的广泛关注。在可再生能源发电系统中，许多可再生能源发出的电能都是电压较低的直流电，而向电网送电需要电压较高的直流电，因此需要直流-直流变换器把低电压直流电转换为适合并网的高电压直流电，与此同时，出于对人身安全方面考虑，许多应用场合都有电气隔离的要求。所以低输入纹波、高增益、高效率的隔离型变换器在可再生能源并网发电领域里有着重要的作用。 

常规的反激(flyback)直流-直流变换器结构简单，应用广泛，但该变换器的功率开关工作于硬开关状态，开关损耗较大，功率开关管的电压应力较大，输入电流纹波大，输出二极管的反向恢复问题严重，且在高增益的应用场合下，高变比变压器的漏感较大，进一步降低了效率。常规的反激交错并联直流-直流变换器只在一定程度上减小了输入电流的纹波，但是其它问题仍然存在。近年来相继出现了一些高增益隔离型直流-直流变换器，其中一种变换器在电流型半桥拓扑的基础上，增加有源箝位电路实现功率开关管的软开关，但是该拓扑磁性元件数量较多，影响了变换器的功率密度；另一种变换器采用三绕组耦合电感拓展了变换器的增益，并解决了输出二极管的反向恢复问题，但是该拓扑中三绕组耦合电感结构较为复杂。 

中国发明专利200310106349.5中公开了一种涉及正反激双向DC-DC变换器，由变压器次、初级绕组(N_s1与N_p1)相互耦合构成正激变压器(T₁)；由另一变压器次、初级绕组(N_s2与N_p2)相互耦合构成反激变压器(T₂)，两个次级绕组(N_s1与N_s2)各自串联开关管(S₁与S₂)后同时并联于输入直流电 源。两个初级绕组(N_p1与N_p2)串联后通过整流/逆变电路和直流电源(V₂)并联。利用有源箝位、RCD箝位、LCD箝位、ZVT复位等技术可组成一族双向变换器拓扑。 

但是，该技术仍有以下不足： 

1、两个变压器处理的功率等级不同，导致变压器的损耗分配不均，功率开关管的电压和电流应力不对称，增加了热管理的难度，影响了变换器的寿命； 

2、在该方案中，正激变压器不需要气隙，反激变压器需要增加较大气隙，增加了磁性元件的设计复杂度，不利于工业化大规模生产； 

3、该方案中，正激变压器只在其对应开关管导通时向副边传递能量，而反激变压器只在其对应开关管关断时向副边传递能量，导致变压器的利用率不高，增加了变压器的体积，降低了系统功率密度； 

4、由于正激变压器和反激变压器的不对称性，难以实现电路的交错并联工作，影响了系统功率等级的提高。 

发明内容

本实用新型提供一种输出电压增益高，输入电流纹波小，结构简单且无能量损耗的耦合电感实现正反激隔离式有源箝位交错并联升压型变换器。 

一种耦合电感实现正反激隔离式升压型变换器，包括原边电路和副边电路两部分， 

其中的原边电路包括： 

a)与电源并联的第一支路，由第一原边绕组与带反并二极管的第一功率开关管串联构成； 

b)与电源并联的第二支路，由第二原边绕组与带反并二极管的第二功率开关管串联构成； 

c)第一有源箝位电路，并联在第一原边绕组两端或并联在第一功率开关管的源极、漏极上，所述的第一有源箝位电路由带反并二极管的第一辅助开关管和第一箝位电容串联构成； 

d)第二有源箝位电路，并联在第二原边绕组两端或并联在第二功率开关管的源极、漏极上，所述的第二有源箝位电路由带反并二极管的第二辅助开关管和第二箝位电容串联构成； 

e)与第一功率开关管并联的第一并联电容和/或与第一辅助开关管并联的第三并联电容； 

f)与第二功率开关管并联的第二并联电容和/或与第二辅助开关管并联的第四并联电容；