[发明专利]一种基于开关电容单元的多输入高增益Z源变换器

说明书

技术领域

本发明涉及电力电子变换器的技术领域，尤其是指一种基于开关电容单元的多输入高增益Z源变换器。

背景技术

随着工业生产的快速发展，多输入、高增益、大功率的变换器对电能生产和变换发挥了越来越重要的作用。近年来提出的Z源变换器拓扑能够在低占空比实现电压增益的提升，但提升能力有限。尤其是传统的非隔离型Z源变换器受到寄生参数等因素的影响，即使占空比接近0.5，其实际的输出电压增益不能达到预期的输出效果。同时，在光伏发电中，由于单个太阳能电池输出的直流电压较低，无法满足现有用电设备的需求，也不能满足并网电压的要求，往往通过多个电池串联来获得较大的电压。这种方法需要解决串联均压等问题，并且一个电池故障还可能导致整体的瘫痪，降低了电路运行的可靠性。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足与缺点，提供了一种基于开关电容单元的多输入高增益Z源变换器，适用于需要多输入和高增益的电力电子电路。

为实现上述目的，本发明所提供的技术方案为：一种基于开关电容单元的多输入高增益Z源变换器，所述Z源变换器包括第一电源、第二电源、第三电源、第四电源、第五电源、第一电感、第二电感、第一电容、第二电容、第三电容、第一二极管、第二二极管、开关管、负载及n个开关电容单元，n为1、2、3…n，当n大于或等于2时，该n个开关电容单元在输出端级联，开关电容单元由第2n+2电容、第2n+3电容、第2n+1二极管和第2n+2二极管构成为一个二端口网络，其中，第2n+2电容的负极引出a号端子，第2n+1二极管的阳极和第2n+3电容的负极连接，并引出b号端子，第2n+2电容的正极、第2n+1二极管的阴极和第2n+2二极管的阳极连接，并引出c号端子，第2n+3电容的正极和第2n+2二极管的阴极连接，并引出d号端子；

所述第一电源的正极和第一二极管的阳极连接，其负极分别与第二电容的负极和第二电感的一端连接；所述第一二极管的阴极分别与第一电感的一端和第一电容的正极连接；所述第二电源的负极和第一电感的另一端连接，其正极分别与第二电容的正极、第五电源的负极连接；当n等于1时，所述第五电源的正极分别与开关管的漏极、第二二极管的阳极和开关电容单元的a号端子连接，所述第三电源的负极分别与开关管的源极、第三电容的负极和负载的一端连接，其正极分别与第一电容的负极和第四电源的负极连接，所述第四电源的正极与第二电感的另一端连接，所述第二二极管的阴极分别与第三电容的正极和开关电容单元的b号端子连接，该开关电容单元的d号端子与负载的另一端连接；当n大于或等于2时，第二个开关电容单元与第一个开关电容单元级联，即第二个开关电容单元的a号端子、b号端子分别与第一个开关电容单元的c号端子、d号端子连接，以此类推，直至第n个开关电容单元的a号端子、b号端子分别与第n-1个开关电容单元的c号端子、d号端子连接，第n个开关电容单元的d号端子与负载的另一端连接；

其中，在单个输入的情况下，所述Z源变换器只需要一个电源，其他电源短接或输入值为零，即第一电源、第二电源、第三电源、第四电源和第五电源中保留任意一个电源作为输入，而其他四个电源短接或输入值为零；同理，在双输入的情况下，所述Z源变换器只需要两个电源，其他电源短接或输入值为零，即第一电源、第二电源、第三电源、第四电源和第五电源中保留任意两个电源作为输入，而其他三个电源短接或输入值为零；同理，在三输入的情况下，所述Z源变换器只需要三个电源，其他电源短接或输入值为零，即第一电源、第二电源、第三电源、第四电源和第五电源中保留任意三个电源作为输入，而其他两个电源短接或输入值为零；同理，在四输入的情况下，所述Z源变换器只需要四个电源，其他电源短接或输入值为零，即第一电源、第二电源、第三电源、第四电源和第五电源中保留任意四个电源作为输入，而其他电源短接或输入值为零；同理，在五输入的情况下，所述Z源变换器第一电源、第二电源、第三电源、第四电源和第五电源均保留。