[发明专利]一种高增益PWM变换器

说明书

技术领域

本发明涉及直流变换器技术领域，特别涉及一种高增益PWM变换器。

背景技术

随着可再生能源的快速发展，如光伏发电系统，高性能的高增益升压DC-DC功率变换器已备受业界的期待。理想情况下，传统的升压变换器通过增加占空比的方式可以提供高电压增益。然而，当占空比上升到超过0.8时，升压变换器的功率转换效率会急剧下降。另一种理论上可行的方法是使用大变比的变压器。然而，变压器的设计难度和功率损耗也会随着其变比的增加而显著加大。为了满足工业应用的要求，近年来出现了各种各样的新型高升压直流变换器。大多数变换器采用耦合电感和开关电容的组合。其主要优点在于只有一个带有多绕组的磁芯和一个或两个有源开关。然而，多绕组耦合电感的漏感很难控制且对变换器的性能有负面作用，而且开关电容充放电的峰值电流问题很难解决。

因此，如何设计成一个高性能且容易实现的高增益升压直流变换器仍然是一个有待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种高增益PWM变换器，提高电压增益效果，使电路的结构简单、灵活，易于实现。其具体方案如下：

一种高增益PWM变换器，包括直流电压源、可控开关、负载和CTLD模块；其中，所述CTLD模块包括k个CTLD单元，k为大于等于1的正整数，k个CTLD单元依次串联，所述直流电源的正极与所述CTLD模块的输入端相连，所述CTLD模块的第一输出端与所述可控开关的输入端相连，所述CTLD模块的第二输出端与所述负载的一端相连，所述直流电源的负极、所述负载的另一端和所述可控开关的输出端相互连接；

每个CTLD单元均包括：电容、抽头电感器、第一二极管和第二二极管；其中，所述抽头电感器的输入端与所述电容的负极连接，所述抽头电感器的抽头端与所述第一二极管的阳极连接，所述抽头电感器的输出端与所述第二二极管的阳极连接，所述第二二极管阴极与所述电容的正极连接，所述电容的正极作为CTLD单元的第二输出端，所述第一二极管的阴极作为CTLD单元的第一输出端，所述电容的负极作为CTLD单元的输入端；

每个CTLD单元的第一输出端相互连接作为所述CTLD模块的第一输出端，CTLD单元的第二输出端与另一CTLD单元的输入端串连，第k个CTLD单元的第二输出端作为所述CTLD模块的第二输出端，第一个CTLD单元的输入端作为所述CTLD模块的输入端。

可选的，所述可控开关为N沟道电力场效应晶体管。

可选的，所述可控开关为P沟道电力场效应晶体管。

可选的，所述可控开关为绝缘栅双极型晶体管。

可选的，所述k个CTLD单元中第j个CTLD单元的抽头电感工作在电流连续模式或电流断续模式，其中，j为小于等于k的正整数。

可选的，所述k个CTLD单元的电容的电容值依次减小。

本发明中，高增益PWM变换器，包括直流电压源、可控开关、负载和CTLD模块；其中，CTLD模块包括k个CTLD单元，k为大于等于1的正整数，k个CTLD单元依次串联，直流电源的正极与CTLD模块的输入端相连，CTLD模块的第一输出端与可控开关的输入端相连，CTLD模块的第二输出端与负载的一端相连，直流电源的负极、负载的另一端和可控开关的输出端相互连接；每个CTLD单元均包括：电容、抽头电感器、第一二极管和第二二极管；其中，抽头电感器的输入端与电容的负极连接，抽头电感器的抽头端与第一二极管的阳极连接，抽头电感器的输出端与第二二极管的阳极连接，第二二极管阴极与电容的正极连接，电容的正极作为CTLD单元的第二输出端，第一二极管的阴极作为CTLD单元的第一输出端，电容的负极作为CTLD单元的输入端；每个CTLD单元的第一输出端相互连接作为CTLD模块的第一输出端，CTLD单元的第二输出端与另一CTLD单元的输入端串连，第k个CTLD单元的第二输出端作为CTLD模块的第二输出端，第一个CTLD单元的输入端作为CTLD模块的输入端。

本发明中通过k个结构相同的CTLD单元串联，每个单元均产生电压增益效果，各个CTLD单元中的电容串联后再与直流电压源串联，使该高增益升压直流变换器的输出电压为各个电容的电压与电压源的电压之和，从而可以通过调整可控开关导通占空比或通过增加CTLD单元，来实现提高PWM变换器的电压增益，电路更为简单，结构更加灵活，易于实现。

附图说明