[发明专利]Z源高增益直流升压变换器

说明书

技术领域

本发明涉及一种直流升压电路，特别涉及一种Z源高增益直流升压变换器。

背景技术

近年来，随着传统化石能源的匮乏，国内外对新能源开发和利用的研究越来越广泛和深入，对光伏发电系统的研究尤为突出。然而光伏板单体输出电压较低，需要增加一个直流升压变换器将电压升高以满足后级直流母线电压的要求。传统型直流升压变换器由于拓扑简单，得到了广泛的应用。然而，在实现高电压增益转换时，开关管的占空比几乎接近1，极易引起导通损耗大，转换效率较低的问题。为了获得低占空比条件下的高电压增益，采用级联型拓扑，该拓扑不仅结构复杂，控制难度大，而且随着级联级数的增加，后级开关管的电压应力也随之增大。采用高匝数比变压器或耦合电感的拓扑，虽然可以较大幅度的提高升压增益比，变压器和耦合电感的漏电感和寄生电容极易导致高频振荡发生，产生开关电压尖峰和EMI。为了抑制各种寄生参数产生的尖峰信号和EMI、必须额外设计缓冲电路，造成器件数量增加和转换效率降低，并使设计流程复杂化。而且变压器和耦合电感也会使体积增大，成本上升。

发明内容

本发明是针对现在直流升压变换器拓扑结构存在的问题，提出了一种Z源高增益直流升压变换器，在传统型升压直流变换器拓扑结构的基础上，该变换器不仅采用X型Z源网络，提高了泵升电容的端口电压，而且利用电感电容并联充电串联放电的特性，获得了较高的电压转换增益，使得单级直流变换器实现了与两级变换器类似的性能。

本发明的技术方案为：一种Z源高增益直流升压变换器，输入电源正极一路直接接Z源输入，另一路经过第一二极管进入Z源；Z源一路输出经过第二二极管分两路，一路依次经过钳位电容、第三二极管接MOSFET开关管漏极，另一路通过第三电感接MOSFET开关管漏极，Z源另一路输出接第三二极管正极；MOSFET开关管源极接输入电源负极，第三二极管负极依次通过续流二极管、滤波电容回输入电源负极，负载并联在滤波电容两端，Z源由两个电感和两个电容组成。

本发明的有益效果在于：本发明Z源高增益直流升压变换器，该变换器在低占空比条件下，实现了高增益；由于缩短了主开关的导通时间，有效降低了输入电流的峰值，并减小了导通损耗；无需使用变压器、耦合电感和多级联接方式，电路拓扑结构简单；与传统型升压直流变换器相比，高增益型升压直流变换器可实现高效、小型、低噪音、低成本的目标。

附图说明

图1为传统型升压直流变换器拓扑图；

图2为本发明Z源高增益升压直流变换器拓扑图；

图3为本发明Z源高增益升压直流变换器L₁充电状态图；

图4为本发明Z源高增益升压直流变换器L₂放电，C_c充电状态图；

图5为本发明Z源高增益升压直流变换器L₃充电状态图；

图6为本发明Z源高增益升压直流变换器L₁、C_c及L₃放电状态图；

图7为本发明Z源高增益升压直流变换器L₂充电状态图；

图8为本发明Z源高增益直流升压变换器主要波形图；

图9为本发明占空比和输出电压的关系曲线图；

图10为本发明电感电流仿真波形图。

具体实施方式

如图1所示传统型升压直流变换器拓扑图，输入电源正极经过电感L后一路通过MOSFET开关管回输入电源负极，另一路依次通过续流二极管D_o、滤波电容C_o回输入电源负极，负载R_o并联在滤波电容C_o两端。