[发明专利]一种多输入高增益升压变换器

说明书

技术领域

本发明涉及一种直流-直流变换器，具体设计一种光伏发电并网系统中应用的具有多输入和高升压能力的变换器。

 

背景技术

光伏发电系统通常由多个光伏电池模块组成，为了提高太阳能发电电池的工作效率，一般要求这些光伏电池模块都要尽可能的工作于最大功率输出状态。通常这就需要多个直流-直流变换器；每个变换器工作于光伏电池模块和并网逆变器所需的直流母线之间。同时，光伏电池模块是由数个小的光伏电池串并联组成，而受限于各个电池之间的相互影响，光伏电池不能串并联过多，这样就间接导致了光伏电池模块的端电压相对较低。而并网逆变器所需的直流母线电压又相对较高。所以研究实现具有多路输入能力的高增益升压直流-直流变换器对光伏并网发电系统的发展具有重要意义。

传统BOOST变换器在高升压的工作场合已经不能胜任，并且其开关电压应力也较高。实现变换器高增益升压的方法通常有三种。第一种借助于变压器，在原有的直流-直流变换器中间加入一个高频的变压器，通过改变变压器变比实现高增益升压的目的。但此时，电能的转化过程实际上由原来的直流-直流，变为直流-交流-交流-直流，整个系统的能量转换效率降低了。第二种是利用开关电容的方法实现高增益升压，但此种方案所需器件过多，因而也不常用。第三种是利用耦合电感来实现高增益升压，但耦合电感的使用，同样会引起开关器件电压应力过高，并且会带来电磁干扰等影响，导致变换器工作损耗较大。

现有的多输入变换器通常是在原有基本变换器的基础上，基于网络端口进行改进。虽然具有多输入能力，但难以实现高增益。

 

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的是要解决现在光伏发电并网系统中，光伏电池模块后级变换器结构复杂，且个数多（每个电池模块后都需要一个变换器），导致成本高、工作效率低等问题；而提供一种不仅具有高增益升压能力、开关器件电压应力低，同时还具备多路输入能力的直流-直流变换器。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种具有多路输入能力的高增益升压变换器，其特征在于，

所述多路输入高增益升压变换器中包含n个功率开关S1、S2、S3…Sn，n个二极管D1、D2、D3…Dn，n个电感L1、L2、L3…Ln，n-1个电容C1、C2…Cn-1；其中，

第一电感L1的输入端接第一个光伏电池模块的正极，输出端接第一电容C1的一端，第一电容C1的另一端接第一二极管D1的阳极，第一二极管D1的阴极接变换器输出端的正极；在第一电感L1和第一电容C1的结点和变换器的负极之间接第一功率开关S1，第一功率开关S1源极接变换器的负极，第一功率开关S1漏极与所述结点相连；

第二电感L2的输入端接第二个光伏电池模块的正极，输出端接第二电容C2的一端，第二电容C2的另一端接第二二极管D2的阳极；在第一电容C1和第一二极管D1的结点接第二二极管D2的阴极；在第二电感L2和第二电容C2的结点和变换器的负极之间接第二功率开关S2，第二功率开关S2源极接变换器的负极，第二功率开关S2漏极与所述结点相连；

以此类推，一直到第n-1电感Ln-1的输入端接第n-1个光伏电池模块的正极，输出端接第n-1电容Cn-1的一端，第n-1电容Cn-1的另一端接第n-1二极管Dn-1的阳极；在第n-2电容C1和第n-2二极管D1的结点接第n-1二极管Dn-1的阴极；在第n-1电感Ln-1和第n-1电容Cn-1的结点和变换器的负极之间接第n-1功率开关Sn-1，第n-1功率开关Sn-1源极接变换器的负极，第n-1功率开关Sn-1漏极与所述结点相连；

第n电感Ln的输入端接第n个光伏电池模块的正极，输出端接第n二极管Dn的阳极；在第n-1电容Cn-1和第n-1二极管Dn-1的结点接第n二极管Dn的阴极；在第n电感Ln和第n二极管Dn的结点和变换器的负极之间接第n功率开关Sn，第n功率开关Sn源极接变换器的负极，第n功率开关Sn漏极与所述结点相连；

各功率开关的栅极分别接各自的控制器。各个功率开关的输入端所接光伏电池的阳极是经滤波后得到的直流电。

相比现有技术，本发明具有如下有益效果：

1、该变换器允许多个光伏电池模块向其供电，且可以通过控制，使得每一路光伏电池均可以独立的工作于自身的最佳工作状态（等效于每一个电池模块后接一个独立的变换器）。该变换器同时还具有高增益升压能力，可以完成光伏电池到并网逆变器所需直流母线之间的直流-直流高增益升压任务。