[发明专利]高变比直流-直流升压型变换器

说明书

技术领域

本发明涉及的是高变比直流-直流升压型变换器的拓扑结构，属电力电子技术中功率变换领域。

技术背景

直流-直流升压变换器在光伏或燃料电池并网发电系统和电动汽车等工业领域得到了广泛应用。常规的BOOST变换器或两相交错并联BOOST变换器虽然都具有升压功能，但它们的输出电压增益相对较小，开关的电压应力等于输出电压，当前端直流源输入电压较低时，尽管理论上可以通过提高开关的导通占空比来实现更大的输出电压，但这样一方面会降低变换器的效率，另一方面当占空比增大到某一范围时，由于功率电感和电路中其它寄生因素的影响，都会限制输出电压的进一步升高，甚至出现输出电压反而下降的情况。因此研究具有更高升压变比、低开关电压应力的直流-直流升压型变换器，具有重要的理论意义和实用价值。

发明内容：

本发明的目的在于解决上述现有技术中存在的问题，提出一种高变比直流-直流升压型变换器，其特征在于：1)交错的输入和输出结构可以减小输入电流纹波，提高输出电压对输入电压的变比；2)利用两个耦合电感的副边进行串联构成的倍压单元可进一步获得更高的升压变比；3)功率管的应力低，非常有利于电路选择低压、高速度的开关器件降低电路的导通损耗，提高电路的性能；4)耦合电感的漏感可以减小二极管的反向恢复损耗。

技术方案

本发明是通过以下技术方案实现的：

包括两个功率开关管(S₁、S₂)，两个耦合电感(T₁、T₂)，四个单向二极管(D₁、D₂、D₃、D₄)，三个输出电容(C₁、C₂、C₃)，一个钳位电容(C₄)，第一个耦合电感(T₁)有两个绕组(L_1a、L_1b)，第二个耦合电感(T₂)有两个绕组(L_2a、L_2b)，第一耦合电感(T₁)的第一绕组(L_1a)的一端连接直流输入电源(V_in)的正极，第一耦合电感(T₁)的第一绕组(L_1a)的另一端与第一功率开关管(S₁)的漏极以及第一单向二极管(D₁)的阳极相连，第二耦合电感(T₂)的第一绕组(L_2a)的一端连接直流输入电源(V_in)的正极，第二耦合电感(T₂)的第一绕组(L_2a)的另一端与第二功率开关管(S₂)的漏极以及第二输出电容(C₂)的正极相连，第一功率开关管(S₁)的源极与直流输入电源(V_in)的负极相连，第二功率开关管(S₂)的源极和直流输入电源(V_in)的负极及第二单向二极管(D₂)的阴极相连，第一单向二极管(D₁)的阴极与第三输出电容(C₃)的负极、第一耦合电感(T₁)的第二绕组(L_1b)的一端、第三单向二极管(D₃)的阳极以及第一输出电容(C₁)的正极相连，第二单向二极管(D₂)的阳极与第二输出电容(C₂)的负端以及输出的负端相连，第一耦合电感(T₁)的第二绕组(L_1b)的另一端与第二耦合电感(T₂)的第二绕组(L_2b)的一端相连，第二耦合电感(T₂)的第二绕组(L_2b)的另一端与钳位电容(C₄)的负极相连，钳位电容(C₄)的正极与第三单向二极管(D₃)的阴极以及第四单向二极管(D₄)的阳极相连，第四单向二极管(D₄)的阴极与第三电容(C₃)的正极以及输出端的正极相连；上述第一耦合电感(T₁)的第一绕组(L_1a)与直流输入电源(V_in)的正极相连端和第一耦合电感(T₁)的第二绕组(L_1b)与第一单向二极管(D₁)的阴极相连端为同名端；第二耦合电感(T₂)的第一绕组(L_2a)与直流输入电源(V_in)的正极相连端和第二耦合电感(T₂)的第二绕组(L_2b)与第四电容(C₄)的负极相连端为同名端。