[发明专利]一种非隔离型低输入电流纹波高效高增益DC_DC变换器

说明书

技术领域

本发明涉及电力电子功率变换技术领域，尤其涉及一种非隔离型低输入电流纹波高效高增益DC_DC变换器。

背景技术

随着社会的不断发展，能源短缺成为人类面临的首要问题。以太阳能为代表的新能源近年来获得了突飞猛进的发展。在两级式光伏并网系统中，由于单块太阳能电池电压较低(一般20V-50V)，考虑电网电压正常波动时需将电压升至400V左右，因此高增益DC_DC变换器是新能源利用中不可或缺的组成部分。此外高增益DC_DC变换器还广泛应用在诸如燃料电池、UPS电源、X光机以及新能源汽车行业等众多领域。由此可见，研究高效率高增益的DC_DC变换器具有重要意义。

传统DC/DC变换器采用Boost升压电路，理论上当占空比为1时可以得到无穷大的电压增益，但考虑电路寄生参数影响，传统Boost变换器增益曲线会有一个极限并不能获得任意高的增益。同时极限占空比的出现会恶化电路的性能，极短的关断时间使得电流峰值变大增加了开关损耗和电磁干扰，同时开关管和二极管的电压应力增加，反向恢复时间增加，降低了电路的变换效率。因此传统Boost变换器并不适合增益过高的应用场合。为在合理的占空比条件下获得满意的DC_DC变换性能，隔离型DC_DC变换器可通过调节变压器变比方便的调整变换器的增益，但是变压器过高的变比在影响变压器线性度的同时还会增加漏感，漏感处理不当会增加变换器的开关应力降低变换效率，且高频变压器在设计和制作也较为复杂。也有的利用开关电容的方法来增大变换器增益，其原理是利用电感电流不能突变给电容充电，之后电容串联向负载放电。这类变换器不包括高频变压器，设计和控制都较为简单，且能利用开关电容单元级联方便的增加变换器的增益。但这类变换器由于包含众多电感电容，开关模态复杂，电路启动时由于要给电容充电导致启动冲击较大，此外电源输入功率要经过多次能量转换才能到达负载测,在一定程度上也降低了变换器的效率。除此之外，变换器输入电流波动对于像光伏电池、燃料电池这样的新能源转换效率影响较大，如何实现变换器低输入电流波动也是当今研究的热点。传统减小输入电流的方法是加大输入滤波电感，但这无疑会降低变换其功率密度和效率。交错控制利用两个电感一个充电一个放电的特点来减小输入电流的波动，但只能在特定占空比情况下才能取得较好效果，且电路增益有限。因此，针对新能源发电所需DC/DC变换器的研究仍有待进一步深化。

发明内容

本发明的目的在于提供一种非隔离型低输入电流纹波高效高增益DC_DC变换器，旨在解决现有技术所存在的由于电路寄生参数引起的高增益导致效率降低与传统DC_DC变换器输入电流波动较大的问题。

一种非隔离型低输入电流纹波高效高增益DC_DC变换器，包括：直流电压源U_in、滤波电感L_i、储能电感L、滤波电容C_i、高频变压器、功率开关管S1、续流二极管D_c1、电容C_o1、功率开关管S2、续流二极管D_c2、电容C₁、二极管D₁、二极管D₂和电容C_o2组成；

所述直流电源U_in正极与所述滤波电感L_i的一端连接；

所述滤波电感L_i的另一端、所述储能电感L的一端与所述滤波电容C_i的一端同时连接；

所述储能电感L的另一端与所述高频变压器原边N_p1的同名端和原边N_p2异名端同时连接；

所述高频变压器原边的N_p1异名端、所述续流二极管D_c1的阳极与所述功率开关管S1的输入端同时连接；

所述高频变压器原边的N_p2同名端、所述续流二极管D_c2的阳极与所述功率开关管S2的输入端同时连接；

所述高频变压器副边N_s的异名端与所述电容C₁的一端连接；

所述电容C₁的另一端、所述二极管D₁的阴极与所述二极管D₂的阳极同时连接；

所述二极管D₂的阴极与所述电容C_o2的一端连接；