[发明专利]一种具有自平衡能力、宽占空比控制交错高增益DC/DC变换器

说明书

技术领域

本发明涉及电力电子变换器技术领域，尤其涉及一种具有自平衡能力、宽占空比控制交错高增益DC/DC变换器。

背景技术

全球一次性化石能源逐渐枯竭，且在使用过程中会产生温室气体、空气污染等一系列环境问题，为缓解以上问题，光伏、燃料电池等绿色能源并网发电受到了广泛重视。然而这些能源的输出电压普遍较低，因此在低压可再生能源并网发电系统中需要具有高升压功能的直流功率变换器。而传统Boost变换器易受电路寄生参数的限制，升压增益特性受限。

现有技术中，采用三绕组耦合电感实现的交错并联DC/DC变换器能够取得高电压增益，同时还具备低输入电流纹波、低开关器件电压应力、高转换效率等特点，正成为近年来研究的热点之一。其中，现有的非隔离型三绕组耦合电感交错并联DC/DC变换器每相中将耦合电感其中一个副边与另一耦合电感的一个副边直接相连接，再与电容、二极管、开关管构成倍压回路，提高了电压增益，减小了输入、输出电流纹波，还具有良好的自动均流能力，然而该种类型的变换器工作状态受到占空比限制，需工作在占空比大于0.5的开关状态，实际应用中受到诸多因素的影响，占空比的适用范围进一步受到限制，无法广泛适用；而如果采用独立的启动控制电路使两开关管同步运行来降低输入浪涌电流，不仅增加了变换器控制的复杂性，而且限制了电压增益调节的灵活度，降低了变换器的动态性能。

中国发明专利，公布号：103618446A，公开日：2014年3月5日，该发明公开了一种带耦合电感和开关电容的无源箝位并联型升压变换器，包括两个功率开关管、两个续流二极管、两个开关电容、两个输出二极管、一个输出电容、两个箝位二极管、两个箝位电容和两个三绕组耦合电感。利用两个三绕组耦合电感的漏感来实现功率开关管的零电流开通，并控制二极管中电流下降速率，从而解决二极管在关断时的反向恢复问题。利用箝位二极管和箝位电容组成无源电路实现了功率开关管的软关断和漏感能量的无损转移，其中箝位二极管不串联在功率回路中，可减少二极管的导通损耗，箝位电容交错放置，实现了两个交错支路的电流均衡。利用两个三绕组耦合电感的第二、三绕组实现了变换器的高增益输出，整个变换器功率损耗小，结构简洁。其不足之处是，占空比可调范围小，若采用独立的启动控制电路增加了电路控制成本，应用范围窄。

发明内容

1.发明要解决的技术问题

针对现有技术的直流变换器调节增益时存在占空比可控范围小的问题，本发明提供了一种具有自平衡能力、宽占空比控制交错高增益DC/DC变换器。它可以在较宽占空比范围内对增益进行调节，且具备自平衡能力。

2.技术方案

为解决上述问题，本发明提供的技术方案为：

一种具有自平衡能力、宽占空比控制交错高增益DC/DC变换器，电源U_in的正极与耦合电感T1的原边绕组电感L_1a同名端和耦合电感T2的原边绕组电感L_2a同名端连接，U_in的负极接地，其中，耦合电感T1的原边绕组电感L_1a的非同名端与电容C₁的一端、开关管S₁漏极和二极管D₁的阳极连接，开关管S₁源极接地，二极管D₁的阴极与电容C₂的一端、耦合电感T1的副边绕组电感L_1c的同名端连接，电容C₂的另一端接地，耦合电感T1的副边绕组电感L_1c的非同名端与二极管D₂的阳极连接，二极管D₂的阴极与二极管D_o2的阳极和耦合电感T2的副边绕组电感L_2b非同名端均连接；

电容C₁的另一端与耦合电感T1的副边绕组电感L_1b的同名端连接，耦合电感T1的副边绕组电感L_1b的另一端与二极管D_o1的阳极和二极管D₄的阴极连接，二极管D_o1的阴极与二极管D_o2的阴极、输出电容C_o的一端和电阻R的一端连接，输出电容C_o的另一端和电阻R的另一端均接地；