[发明专利]一种适用于光伏发电的隔离型高增益准Z源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，具体涉及一种适用于光伏发电的隔离型高增益准Z源DC-DC变换器。

背景技术

随着经济的发展，能源紧缺问题和环境污染问题变得日趋严重。为了实现可持续发展，可再生能源的开发和利用是解决这个问题的有效方法之一。可再生能源发电主要有水利、太阳能、风能、燃料电池等。这其中太阳能光伏发电已经成为当今实施最为广泛的可再生能源发电方式之一。但是由于太阳能光伏电池板的输出电压等级较低，不能满足现有一些用电设备和并网的要求，因此光伏电池板的输出电压必须经过高增益的升压DC/DC变换器后才能使用。近几年相关学者提出了Z源DC-DC变换器和开关升压DC-DC变换器，虽然它们各自分别利用Z源阻抗网络和开关升压网络实现了输出电压的提升，但是其它们对应的电压增益仍有很大的提升空间，且在很多应用场合中往往存在需要变换器的输出和输入之间实现电隔离，因此隔离型的高增益DC-DC变换器的研究和发展变得越来越重要。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种适用于光伏发电的具有更高输出电压增益的隔离型准Z源DC-DC变换器。

本发明电路中具体包括输入直流电压源，由第一电感，第一电容，第一二极管，第二电感和第二电容构成的准Z源网络，由第二二极管，第三二极管，第三电容,第三MOS管和第四MOS管构成的准开关升压单元，第一MOS管, 第二MOS管，变比为1:n的高频变压器T，由第四电容，第五电容，第四二极管和第五二极管构成的倍压整流器和负载电阻R_L。

本发明电路的具体连接方式为：所述直流输入电压源的一端与第一电感的一端连接；所述第一电感的另一端分别与第一电容的负极和第一二极管的阳极连接；所述第一二极管的阴极分别与第二电容的正极和第二电感的一端连接；所述第二电感的另一端分别与第一电容的正极、MOS管的漏极、第二二极管的阳极连接；所述第二二极管的阴极分别与第三MOS管的漏极和第三电容的正极连接；所述第一MOS管的源极分别与高频变压器的一次侧正极性输入端和第二MOS管的漏极连接；所述第三MOS管的源极分别与第四MOS管的漏极，高频变压器的一次侧负极性输入端连接；所述第四MOS管的源极分别与第三二极管的阴极，第二电容的负极和直流输入电压源的负极连接；所述第三电容的负极分别与第三二极管的阳极和第二MOS管的源极连接；所述第四电容的负极分别与变压器二次侧的正极性端和第五电容的正极连接；所述第四电容的正极分别与第四二极管的阴极和负载电阻的一端连接；所述第五电容的负极分别与第五二极管的阳极和负载电阻的另一端连接；所述第五二极管的阴极分别与第四二极管的阳极和变压器二次侧的负极性端连接。

与现有技术相比本发明具有如下优点：利用到了准开关升压单元里面隐藏的一个MOS管，无需额外的功率开关管，结构简单，控制方便；且相比于传统的隔离型级联准Z源DC-DC变换器(其输出电压增益为G＝2n/(1-3D))，在相同的输入电压和占空比的情况下，本发明电路可以在少用一个电感和电容的情况下，具有更高的输出电压增益为G＝2n/(1-4D)。且电源电流连续，不存在电路启动冲击电流等，因此本发明电路具有很广泛的应用前景。

附图说明

图1是本发明所述的一种隔离型高增益准Z源DC-DC变换器的实施例的电路图；

图2a、图2b、图2c、图2d是图1所示电路图在一个开关周期内的不同工作模态图。

图3a是本发明所述变换器与传统的隔离型级联准Z源DC-DC变换器的输出电压增益对比曲线图。

图3b为以V_in＝10V，占空比D＝0.2，高频变压器的变比n＝1为例给出了本发明电路中相关变量的仿真结果图和电感电流i_L1和i_L2的波形以及高频变压器一次侧输入电压V_pr的波形。

具体实施方式

以下结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述说明，但本发明的实施方式不限于此。需指出的是，以下若有未特别详细说明之过程或参数，均是本领域技术人员可参照现有技术理解或实现的。