[实用新型]具交错式柔性切换机制的高效率高升压比直流转换器

说明书

技术领域

本实用新型是关于一种具交错式柔性切换机制的高效率高升压比直流转换器。

背景技术

现代高科技文明可说是建立在大量消耗石化能源的基础上，但是根据研究统计，全球石油燃料储藏量还可使用不到四十年，石化燃料逐渐枯竭。使用石化能源改善生活的同时，也产生大量的温室气体，导致温室效应与自然生态环境的破坏等，日渐高涨的石油价格也使得各国开始提倡节能减碳，并逐渐重视太阳能、风力与燃料电池等洁净再生能源，使得能源科技渐渐往其它相关应用领域发展。

大型再生能源发电系统由于空间限制，在地狭人稠的海岛建置不易，因此小型分布式电源发电系统相关技术也逐渐受到重视。小型再生能源系统可由太阳光伏模块或燃料电池、升压型直流/直流转换器(Step-Up DC/DC Converter)、直/交流转换器(DC/AC Converter)等电能转换电路所组成。一般的太阳能或燃料电池等为低电压直流电源(20~45V)，但后级的直/交流转换器却需要较高的直流输入电压(350~400V)，以将其转换为常用的交流电(110Vrms、220Vrms)供给负载或并入市电，因此需要一高升压比直流/直流转换器来达成前级升压的目的。但此种转换器为大电流输入，容易造成较大的电流涟波与开关切换损失。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提出一种高升压比直流/直流转换器，基于交错式切换与开关柔性切换的技术以提升转换器效率，且具有宽广的输入、输出电压范围与可模块化的特色，相当适合应用于未来分布式再生能源系统。

本实用新型的具交错式柔性切换机制的高效率高升压比直流转换器包括一倍压升压电路以及一主动箝位电路。倍压升压电路包括两个隔离变压器、两个设置在该两个隔离变压器一次侧的主开关、四个设置在该两个隔离变压器二次侧的二极管、以及四个设置在该两个隔离变压器二次侧的电容，用以将一直流电源的电压值提高到需要的电压值。主动箝位电路电性连接该倍压升压电路，包括两个主动式箝位开关以及一箝位电容，用于降低该两个主开关上的电压突波，使该两个主开关及该两个主动式箝位开关在导通时能进行柔性切换。

作为优选，主开关彼此间为交错式切换，主动式箝位开关彼此间亦为交错式切换，而主开关与主动式箝位开关之间为互补式切换。

作为优选，主开关与主动式箝位开关切换时，均存在一盲时区间，以进行柔性切换。

与现有技术相比，本实用新型的具交错式柔性切换机制的高效率高升压比直流转换器具有以下优点：

1.本实用新型的具交错式柔性切换机制的高效率高升压比直流转换器具备低压侧与高压侧电气隔离(isolated)的电路保护特性；

2.就提升转换效率而言，输入低压侧开关搭配主动箝位技术以达零电压柔性切换降低损失，故本实用新型的具交错式柔性切换机制的高效率高升压比直流转换器具备高转换效率特性；

3.本实用新型的具交错式柔性切换机制的高效率高升压比直流转换器采用主动箝位技术，因此转换器开关的工作范围不受限制；而所述电路先天具有极高升压比，利于将太阳能电池模块的低电压提升高电压，便于后级转换器使用，如并联市电，故本实用新型所揭示的直流转换器非常适用于电压变动幅度较大的中小功率太阳光伏模块；

4.本实用新型的具交错式柔性切换机制的高效率高升压比直流转换器具有模块化的能力，且无须使用额外的电感，可降低成本利于量产。

附图说明

图1是依据本实用新型的具交错式柔性切换机制的高效率高升压比直流转换器的第一实施例的电路图。

图2显示本实用新型的具交错式柔性切换机制的高效率高升压比直流转换器的主开关及主动式箝位开关切换操作所遵循的基本原则的示意图。

图3显示本实用新型的具交错式柔性切换机制的高效率高升压比直流转换器的主开关及主动式箝位开关于十二个工作模式中切换操作情形。

图4是依据本实用新型的具交错式柔性切换机制的高效率高升压比直流转换器的第一实施例于工作模式一的等效电路。

图5是依据本实用新型的具交错式柔性切换机制的高效率高升压比直流转换器的第一实施例于工作模式二的等效电路。

图6是依据本实用新型的具交错式柔性切换机制的高效率高升压比直流转换器的第一实施例于工作模式三的等效电路。

图7是依据本实用新型的具交错式柔性切换机制的高效率高升压比直流转换器的第一实施例于工作模式四的等效电路。

图8是依据本实用新型的具交错式柔性切换机制的高效率高升压比直流转换器的第一实施例于工作模式五的等效电路。