[发明专利]耦合电感高增益有源网络升压变换器

说明书

技术领域

本发明属于电力电子变换器领域，特别涉及了耦合电感高增益有源网络升压变换器。 

背景技术

光伏、燃料电池等绿色能源的发展和应用已成为最有效的弥补化石燃料短缺和保护地球环境的手段之一。为了满足后级并网逆变的需要，需要采用高增益变换器大幅度的提升绿色能源的电压等级。由于变换器的电压增益较高，由此带来的较大的输入电流又要求选择低导通电阻的低压开关管以降低通态损耗。如何提升变换器的电压增益同时降低开关管的电压应力是高增益直流变换器研究的重点。

受到占空比不能过大的限制，Boost电路难以将单体的光伏电池升压到较高的母线电压。隔离型DC/DC变换器需要隔离采样、驱动，实现成本较高。级联型变换器结构复杂且效率低。现有一种有源网络升压变压器，其电路结构如图1所示，该变压器的增益有限，且功率开关管的电压应力、电流应力较大，转换效率有待提高。 

发明内容

为了解决上述背景技术存在的问题，减小功率开关管的电压应力，提高变压器转换效率，本发明旨在提供耦合电感高增益有源网络升压变换器。 

为了实现上述技术目的，本发明的技术方案为： 

耦合电感高增益有源网络升压变换器，包括输出功率二极管、输出滤波电容以及直流电压源，还包括 X型有源网络，所述X型有源网络包含第一功率开关管、第二功率开关管、第一～第四电感以及第一～第四功率二极管，第一功率开关管的漏极连接直流电压源的正极，第二功率开关管的漏极连接输出功率二极管的阳极，它的源极连接直流电压源的负极，输出滤波电容的两端分别连接第一功率开关管的源极和输出功率二极管的阴极，第一电感与第二电感同向串联耦合为第一耦合电感，第一耦合电感的一端连接直流电压源的正极，它的另一端连接第一功率二极管的阳极，第一功率二极管的阴极连接第二功率开关管的漏极，第二功率二极管的阳极连接第一电感与第二电感的公共端，它的阴极连接第一功率二极管的阴极，第三电感与第四电感同向串联耦合为第二耦合电感，第二耦合电感的一端连接第一功率开关管的源极，它的另一端连接第三功率二极管的阳极，第三功率二极管的阴极连接第二功率开关管的源极，第四功率二极管的阳极连接第三电感与第四电感的公共端，它的阴极连接第三功率二极管的阴极。

其中，上述第一、第二功率开关管为MOS管。 

其中，上述第一、第二功率开关管为IGBT管。 

采用上述技术方案带来的有益效果是： 

本发明的改进点是在有源网络中加入耦合电感，耦合电感高增益有源网络升压变换器由于电感集成在一个磁芯上，因而变换器的体积明显减小，铁损也大幅度降低，所以转换效率高。而且，主功率开关管的电压应力小，可以选用导通电阻小的开关管，所以转换效率进一步提高。 

附图说明

图1为现有的一种有源网络升压变压器的电路图。 

图2为本发明的电路图。 

图3至图9依次为本发明在输入电压V_i=20V, 第一、第二功率开关管占空比D=0.646，负载电阻R_L=200Ω，第一、第二耦合电感匝比均为1:2时，第一功率开关管电压V_S1、第二功率开关管电压V_S2、第一电感电流i_L1a、第二电感电流i_L1b、第三电感电流i_L2a、第四电感电流i_L2b、输出滤波电容电压V_C的波形图。 

附图中的标号说明： L_1a为第一电感，L_1b为第二电感，D_1a为第一功率二极管，D_1b为第二功率二极管，L_2a为第三电感，L_2b为第四电感，D_2a为第三功率二极管，D_2b为第四功率二极管，S₁、S₂为第一、第二功率开关管，D_o为输出功率二极管，C为输出滤波电容，R_L为负载电阻，i_L1a、i_L1b、i_L2a、i_L2b分别为第一电感L_1a、第二电感L_1b、第三电感L_2a、第四电感L_2b中流过的电流。 

具体实施方式