[实用新型]基于开关电容网络串联的多输入升压变换器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种升压变换器，具体是一种基于开关电容网络串联的多输入升压变换器。

背景技术

化石能源作为不可再生能源正日益枯竭，它所造成的环境污染日益严重。新能源(如风电，太阳能，燃料电池等)具有廉价、可靠、清洁无污染、能源丰富的特点，在分布式发电领域展现出了良好的市场前景。然而，大多数新能源受环境和天气的限制，存在随机性和间歇性的特点，因此通常将多种具有互补特性的新能源发电单元结合起来，构成新能源联合发电系统，向用户提供稳定连续的电能。

在传统的新能源联合发电系统中，每种能源形式均需要一个DC/DC变换器，将各能源变换成直流电压输出，并联在公共的直流母线上，供给直流负载，然而存在变换器电路结构复杂、成本较高等缺点。为了简化电路结构、降低系统成本，可以用一个多输入直流变换器(Multi-input DC/DC converter,MIC)代替多个单输入直流变换器。MIC允许多种能源输入，输入源的性质、幅值和特性可以相同，也可以差别很大，多输入源可以分别或同时向负载供电(即同时供电或同时供电)，因此提高了系统的稳定性和灵活性，实现能源的优先利用，并且降低系统成本。另外，由于太阳能、燃料电池等新能源装置的输出电压较低，为了实现380V或760V的直流母线电压输出，必须使得新能源装置与直流母线电压之间的MIC同时兼具较大的升压能力。

发明内容

针对新能源联合发电系统对MIC的升压能力、控制复杂度、开关应力、转换效率和元器件利用率的要求，本实用新型提出了一种基于开关电容网络实现同时供电的多输入升压变换器。该变换器由多个开关电容网络串联组成，通过所有网络中的电容电压累加的方式实现较大的输出电压，具有较高的升压能力，同时所有开关管由同一控制信号隔离驱动，控制电路简单，且元器件电压应力小。

为实现本实用新型目的而采用的技术方案是这样的，基于开关电容网络串联的多输入升压变换器，包括若干个开关电容网络，其中所述开关电容网络的拓扑结构为：开关电容网络的输入端由接点a和接点c构成，输出端由接点b和接点d构成，开关管S₁的漏极连接接点a，并与二极管D₁的阳极连接，二极管D₁的阴极连接接点b，开关管S₁的源极连接接点c，并与二极管D₂的阴极连接，二极管D₂的阳极连接接点d，接点a和接点d之间连接电容C₁，接点b和接点c之间连接电容C₂；前一个开关电容网络的接点d与后一个开关电容网络的接点b连接，从而将若干个开关电容网络串联。

为了更好地实现本实用新型，在所述开关电容网络中的两个交叉电容C₁与电容C₂的规格参数相同，两个二极管D₁与二极管D₂的规格参数也相同。

进一步，若干个所述开关电容网络中的开关管S₁均由同一信号，经隔离驱动电路处理后进行控制。隔离驱动电路选用光耦隔离电路。

在本实用新型的若干个所述开关电容网络的输入端中至少一个输入端接入输入电压。所有输入端可以都接入输入电压，也可以有的输入端不接入。

基于开关电容网络提出一种实现同时供电的多输入升压变换器，通过多个开关电容网络电容电压的累加升压，实现较大的输出电压，具有如下优点：

(1)升压能力强，控制电路简单；

(2)输入电流纹波和输出电压纹波小，减小了对输入、输出电解电容的冲击；

(3)开关管和二极管电压应力小；

(4)电容电压应力小，因而降低了对电容的要求，减小了电路体积和成本。

附图说明

图1为本实用新型中开关电容网络拓扑结构图；

图2为本实用新型中开关电容网络串联结构图；

图3为实施例中三输入升压变换器的拓扑结构图；

图4为三个供电单元同时工作的等效电路图；

图5为供电单元1和供电单元3同时工作的等效电路图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明，但不应该理解为本实用新型上述主题范围仅限于下述实施例。在不脱离本实用新型上述技术思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本实用新型范围内。