[发明专利]双自举三电平Zeta变换器

说明书

技术领域

本发明属于电力电子变换器技术领域。

背景技术

目前，直流变换器广泛的应用在电动汽车、电动清洁车、手机以及可再生能源系统和不间断电源中的电池备份系统中。尽管传统的两电平直流变换器应用广泛、技术成熟，但其输出电压受电路拓扑结构的限制而无法实现较高的电压转换比；此外，在输出电压幅值较高的情况下，开关两端所受电压应力较大，对储能元件的值要求也较高。由于存在着这些因素的限制，传统的两电平直流变换器无法完全满足在应用中的要求。

现有的传统的直流变换器的输出电压与输入电压的关系严格的受到了功率开关和电路的拓扑结构的限制。为了提高电路的转换比，只能在原有直流变换器主电路的拓扑结构上进行改变。传统的做法是在电路的结构上加入变压器或者是通过n个单元进行级联的方式来实现。然而，在并不要求隔离的变换电路中，加入变压器会增加费用、设备的体积以及损耗；级联变换器也并不符合能量转换和经济性的目标。

发明内容

本发明是为了解决现有利用加入变压器或利用级联的方式在直流变换器主电路的拓扑结构上进行改变时，不要求隔离的变换电路和级联变换器中的损耗高、设备体积大且成本高的问题，现提供双自举三电平Zeta变换器。

双自举三电平Zeta变换器，它包括：电源、一号电容、二号电容、三号电容、四号电容、五号电容、六号电容、七号电容、一号开关管、二号开关管、三号开关管、一号电感、二号电感、三号电感、电阻、一号二极管、二号二极管、三号二极管、四号二极管、五号二极管和六号二极管；

电源的正极同时连接一号电容的一端和一号开关管的源极，

一号开关管的漏极同时连接一号电感的一端、三号二极管的正极、二号二极管的正极和五号电容的一端，

五号电容的另一端同时连接五号二极管的负极和三号电感的一端，

三号电感的另一端同时连接七号电容的一端和电阻的一端，

电源的负极同时连接二号电容的一端和二号开关管的漏极，

二号开关管的源极同时连接一号二极管的负极、四号二极管的负极、二号电感的一端和六号电容的一端，

六号电容的另一端同时连接六号二极管的正极、七号电容的另一端和电阻的另一端，

一号电容的另一端和二号电容的另一端同时连接五号二极管的正极和六号二极管的负极，

一号电感的另一端和一号二极管的正极同时连接三号电容的一端，

三号电容的另一端同时连接三号二极管的负极和三号开关管的源极，

三号开关管的漏极同时连接四号电容的一端和四号二极管的正极，

四号电容的另一端同时连接二号二极管的负极和二号电感的另一端。

本发明所述的双自举三电平Zeta变换器，在原有两电平Zeta变换器电路拓扑结构的基础上，加入带有辅助开关的开关电感电路，从而提高直流变换器的转换比，在与传统的增加变压器和n个电路级联实现相同的效果的情况下，本发明所述的双自举三电平Zeta变换器的开关损耗为n个电路级联的情况下的3/2n，同时减少了变压器设备，使总设备体积减小，并且节约成本。

同时本发明所述的双自举三电平Zeta变换器，保留了能够实现提高直流变换器的转换比的优点，三电平电路在同两电平电路输出电压相同的情况下，开关管和二极管的电压应力均为两电平电路的开关管和二极管电压应力的一半，储能元件也减小了50％；在开关频率相同，电感电流脉动和电容电压脉动也相同的情况下，储能元件比其原型电路减小了50％。

附图说明

图1为本发明所述的双自举三电平Zeta变换器主电路的拓扑结构示意图；

图2为Zeta变换器双自举两电平主电路的拓扑结构示意图；

图3为一号开关管两端输出电压的波形图；

图4为五号二极管和六号二极管两端输出电压的波形图；

图5为本发明所述的双自举三电平Zeta变换器输出电压的波形图。

具体实施方式

具体实施方式一：参照图1具体说明本实施方式，本实施方式所述的双自举三电平Zeta变换器，它包括：电源Vin、一号电容Cd1、二号电容Cd2、三号电容Cb1、四号电容Cb2、五号电容Cb3、六号电容Cb4、七号电容Cf、一号开关管S1、二号开关管S2、三号开关管S3、一号电感L1、二号电感L2、三号电感L3、电阻Rf、一号二极管VD1、二号二极管VD2、三号二极管VD3、四号二极管VD4、五号二极管VD5和六号二极管VD6；

电源Vin的正极同时连接一号电容Cd1的一端和一号开关管S1的源极，