[发明专利]一种非隔离型软开关高增益DC/DC变换器

说明书

技术领域

本发明涉及一种直流-直流变换器，具体说是一种非隔离型软开关高增益DC/DC变换器。

背景技术

在现有技术中，基本的两相升压型高增益DC/DC变换器，存在升压能力不够，开关器件电压应力过大，损耗大，效率不高，且升压能力不可调等问题，且在某些输入输出高增益的场合不能满足要求，如光伏电池并网。因此，一些专家学者针对这些问题做了大量研究，并提出了相应的解决方案。总的来说有借助于变压器、耦合电感或开关电容等三种方案，借助于变压器，在原有的直流-直流变换器中间加入一个高频的变压器，通过改变变压器变比实现高增益升压的目的，但该方案能量转换过程复杂，整个系统的能量转换效率低；利用开关电容，此种方案所需开关器件多，且控制及驱动电路实现复杂；采用耦合电感构建的拓扑，由于漏感的存在，开关器件电压应力较大，变换器损耗大。

发明内容

为解决变换器升压能力不够，工作效率不高，升压能力不可调等技术问题。本发明提供一种非隔离型软开关高增益DC/DC变换器，输入电流纹波小且同时具有高增益能力和软开关能力。

本发明所采用的技术方案是：

一种非隔离型软开关高增益DC/DC变换器，包含第一电感L₁、第二电感L₂，一个辅助电感L_a，第一功率开关S₁、第二功率开关S₂，一个双向可控开关和n个倍压单元，第一电感L₁和第二电感L₂的输入端同时接输入电源的正极，第一电感L₁和第二电感L₂的输出端分别接第一功率开关S₁和第二功率开关S₂的漏极，第一功率开关S₁和第二功率开关S2的源极接输入电源的负极；第一电感L₁的输出端和第二电感L₂的输出端之间串联一个双向触发开关和一个辅助电感L_a；两个功率开关S₁、S₂的栅极分别接各自的控制器，第一功率开关S₁、第二功率开关S₂的驱动相位之间相差180°，即采用交错控制策略。

第一电感L₁的输出端与所有奇次倍压单元的上下两个电容之间的节点相连；第二电感L₂的输出端接第1个倍压单元的第一端口，同时与所有偶次倍压单元的上下两个电容之间的节点相连；第n个倍压单元的第二端口作为变换器输出端的正极，第n个单元的第三端口作为变换器输出端的负极；

n个倍压单元按顺序从左到右依次相连，即第1个倍压单元的第二端口接第2个倍压单元的第一端口，第1个倍压单元的第三端口接第2个倍压单元的第四端口；第2个倍压单元的第二端口接第3个倍压单元的第一端口，第2个倍压单元的第三端口接第3个倍压单元的第四端口；以此类推，一直到第n个倍压单元；

n为自然数，取值范围为n≥1。

所述倍压单元是由两个二极管和两个电容构成的具有四个端口的单元，上侧二极管的阳极作为第一端口，上侧二极管阴极与上侧电容的节点作为第二端口，下侧电容与下侧二极管阳极的节点作为第三端口，下侧二极管阴极作为第四端口。

所有开关管及二极管均实现了软开关，其输入输出增益可以通过调节倍压单元数量来调节；

双向可控开关既可由2个MOS管或IGBT等全控型器件反向串联组合而成，也可由单个双向可控硅构成。

辅助电容C_S1、C_S2既可以通过外加电容实现，也可以利用器件自身寄生电容实现。

相比现有技术，本发明具有如下有益效果：

1）、本发明加入倍压单元，不仅可以实现变换器的高增益输出，而且降低了有源开关和二极管的电压应力。

2）、所有开关管和二极管均实现了软开关，可以提高变换器的工作效率。

3）、变换器可根据具体应用场合的不同而设计采用不同数量的倍压单元，扩展了变换器的应用场合。

4）、与现有的高增益升压变换器相比，不含有变压器和耦合电感，EMI特性好，电路拓扑简单，控制系统设计和实现难度均较低。

附图说明

图1是本发明实施方式的一般电路原理图。

图2是本发明所提含有三个倍压单元的具体电路原理图。