[发明专利]一种双管正激型Z源直流电压变换器

说明书

本发明公开了一种双管正激型Z源直流电压变换器，包括第一电压源、第二电压源、第三电压源、第四电压源、第五电压源、第一电容、第二电容、第一开关管、第二开关管、第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管、电感、负载和变压器，其中该变压器的第一绕组作为原边，第二绕组作为副边。本发明采用双管正激变换器的结构，同时兼有双管正激变换器和Z源变换器的优点，即电路简单、成本低、可靠性高、驱动电路简单等，并且很好地实现了输入和输出侧的电压隔离，有利于设备的电气绝缘，输出侧电压电流纹波小，同时可以在低占空比实现较高的电压增益，实现了多输入。

技术领域

本发明涉及电力电子变换器的技术领域，尤其是指一种双管正激型Z源直流电压变换器。

背景技术

高效直流电能变换技术是现代电力电子技术的关键研究领域之一，而基本的直流变换器拓扑作为骨架，更是从根本上支撑起了直流电能变换技术。

双管正激变换器作为一种中小功率的开关电源，由于具有电路结构简单，控制方式方便，输入和输出电气隔离等特点，在对安全和绝缘要求高的隔离型场合具有很大的应用。然而，双管正激变换器属于Buck变换器的衍生拓扑，为了保证磁芯复位和防止励磁电感饱和，其实际运行的占空比小于0.5，进一步降低了输出电压的增益。

近些年来提出的Z源变换器、准Z源变换器和基于变压器的Z源变换器尽管能够均能在占空比小于0.5时实现输出电压增益的大幅上升，但是均不能实现输入和输出的电气隔离，严重限制了Z源系列拓扑的应用场合。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足与缺点，提供了一种双管正激型Z源直流电压变换器，适用于需要高增益和隔离型的电力电子电路。

为实现上述目的，本发明所提供的技术方案为：一种双管正激型Z源直流电压变换器，包括第一电压源、第二电压源、第三电压源、第四电压源、第五电压源、第一电容、第二电容、第一开关管、第二开关管、第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管、电感、负载和变压器；所述变压器的第一绕组作为变压器的原边，第二绕组作为变压器的副边；所述第一电容的正极分别与第一开关管的漏极和第二二极管的阴极连接；所述第一电容的负极分别与第二开关管的源极和第一二极管的阳极连接；所述第一电压源的负极与第一开关管的源极连接，其正极分别与第三电压源的负极和第四电压源的正极连接；所述第四电压源的负极与第一二极管的阴极连接；所述第三电压源的正极与第一绕组的同名端连接；所述第五电压源的正极与第二二极管的阳极连接，其负极分别与第二电压源的负极和第一绕组的异名端连接；所述第二绕组的同名端和第三二极管的阳极连接，其异名端分别与第四二极管的阳极、第二电容的负极和负载的一端连接；所述第三二极管的阴极分别与第四二极管的阴极和电感的一端连接；所述电感的另一端分别与第二电容的正极和负载的另一端连接。

其中，在单个输入的情况下，所述Z源直流电压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源直流电压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源直流电压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源直流电压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源直流电压变换器的第一电源、第二电源、第三电源、第四电源和第五电源均保留。

所述第一电压源和第一开关管依次串联构成一个支路，在同一个支路内，第一电压源和第一开关管的位置能够交换，但依据电流的流向必须是第一电压源的正极串联第一开关管的漏极，或第一开关管的源极串联第一电压源的负极。