[实用新型]一种基于倍压单元的高升压DC/DC变换器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种直流-直流变换器，具体是一种基于倍压单元的高升压DC/DC变换器。

背景技术

现有技术中，基本的升压型(Boost)交错并联变换器增益比小，其升压能力不够等问题使得该类变换器不足以胜任于输入输出电压比较大的应用场合，如光伏电池并网，电动汽车领域和燃料电池并网发电等。因此迫切需要研究一种具备高升压能力的DC/DC变换器也因此成为一个研究热点。目前，借助耦合电感和隔离变压器都可以实现高升压，但耦合电感存在着漏感、开关器件电压应力较高，电流纹波较大等问题，使得变换器效率降低。虽然针对耦合电感漏感问题提出过添加辅助电路或者元器件解决方案，但该类拓扑结构复杂且难于控制。而隔离变压器通过增加匝数比实现高升压，但变压器随着变比的增加其漏感和设计难度也会相应增大，而且损耗较高。另外，也有引入开关电容来实现高升压的变换器，但该类拓扑普遍存在开关器件多、电流应力较高、高损耗等缺点。同时现阶段也有很多利用倍压单元提高升压能力的拓扑，但该类拓扑受倍压单元电容电压纹波的影响较大，一方面也限制了其高增益。

发明内容

为解决现有技术中变换器升压比不高的问题，本实用新型提供一种基于倍压单元的高升压DC/DC变换器，其倍压单元的电容电压逐级升高，通过调整不同的倍压单元个数，可以实现不同的高升压能力和元器件电压应力的调节。

本实用新型采取的技术方案为：

一种基于倍压单元的高升压DC/DC变换器，该变换器包含2个输入相数，2个功率开关S₁、S₂和2个电感L₁、L₂，n个倍压单元，其中n个倍压单元包含n个电容C_o、C₁、C₂...C_n-1， n个二极管D_o、D₁、D₂...D_n-1。

所述倍压单元由一个二极管和一个电容构成具有三个端口的单元，二极管的阳极端作为第一端口，电容一端与二极管的阴极的结点作为第二端口，电容的另一端作为第三端口；

第一电感L₁的输入端接输入电源的正极，第一电感L₁的输出端依次连接第一倍压单元的第一端口、第2、4...n-2倍压单元的第三端口；第二电感L₂的输入端接输入电源的正极，第二电感L₂的输出端接第1、3...n-1倍压单元的第三端口。

n个倍压单元的连接关系为：第一倍压单元的第二端口接第二倍压单元的第一端口，第二倍压单元的第二端口接第三倍压单元的第一端口；以此类推到第n-1倍压单元的第二端口接第n倍压单元的第一端口，第n倍压单元的第二端口接负载R_L的正极，负载R_L的负极接输入电源的负极。

第一电感输出端和第一倍压单元的第一端口的结点与输入电源的负极之间接第一功率开关S₁，第一功率开关S₁源极接输入电源的负极，第一功率开关S₁漏极与第一倍压单元的第一端口相连；第二电感输出端和第一倍压单元的第三端口的结点与输入电源的负极之间接第二功率开关S₂，第二功率开关S₂源极接输入电源的负极，第二功率开关S₂漏极与第一倍压单元的第三端口相连。

2个功率开关S₁、S₂的栅极分别接各自的控制器，功率开关的驱动相位之间相差 180°，即采用交错控制策略，两相之间开关驱动相位相差180°。

本实用新型一种基于倍压单元的高升压DC/DC变换器，技术效果如下：

1、本实用新型利用电压逐级升高的倍压单元电容来实现高升压能力，每增加一倍压单元数，均可提高原基础上1倍的基础增益，输出电压与输入电压的比值为：

其中D为占空比，m、n分别为输入相数与增益单元数。该变换器与现有技术相比，不存在耦合电感，不存在变压器，具有良好的应用前景。

2、该变换器可实现自动均流，相较于该类其他变换器存在的电感电流不可控，必须增加多个传感器和控制策略等问题，该变换器在开关占空比相同时，电感电流相等。