[发明专利]一种新能源系统及其准Z源开关电容变换器

说明书

本发明公开了一种准Z源开关电容变换器，包括开关模块、第一电感、第二电感、第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第一二极管、第二二极管及第三二极管。可见，本申请提供的准Z源开关电容变换器的增益为可以在较低的占空比下实现高增益，而不需要级联实现高增益，降低了电路结构的复杂程度及成本；此外，还降低了开关管的导通损耗，提高了准Z源开关电容变换器的效率；且由于变换器中只有一个开关模块，控制简单。本发明还提供了一种新能源系统，具有与上述准Z源开关电容变换器相同的有益效果。

技术领域

本发明涉及变换器技术领域，特别是涉及一种新能源系统及其准Z源开关电容变换器。

背景技术

随着电力系统的发展，越来越多新能源系统接入到电网中，新能源系统尤其是光伏和燃料电池系统对电力电子技术的要求也越来越高。由于光伏和燃料电池单元有电压低的特点，因此，往往需要很高增益的DC-DC变换器抬升电压后才能并入电网使用。

现有技术中采用的高增益DC-DC变换器往往使用级联型DC-DC变换器，具体地，请参照图1，图1为传统的级联型DC-DC变换器的结构示意图，该类变换器由两级甚至多级boost电路级联而成，一方面，占空比越大，该类变换器中的储能电感会达到磁饱和，而且工作在电流断续的模式下(DCM模式)，会导致电流纹波大，出现电流尖峰，控制环路难以设计；此外，占空比越高，开关管的电压应力也会增高，因此开关的损耗也会增加，降低效率，因此，该类变换器无法在高占空比下工作，因此，无法实现高增益；另一方面，该类变换器一般都需要大量的电子元器件，且至少经过两次能量变换，会增加功率损害，因此，该类变换器还存在成本高、效率低且控制复杂的缺点，不利于新能源的有效利用。

因此，如何提供一种解决上述技术问题的方案是本领域技术人员目前需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种新能源系统及其准Z源开关电容变换器，可以在较低的占空比下实现高增益，而不需要级联实现高增益，降低了电路结构的复杂程度及成本；此外，还降低了开关管的导通损耗，提高了准Z源开关电容变换器的效率；且由于变换器中只有一个开关模块，控制简单。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种准Z源开关电容变换器，包括开关模块、第一电感、第二电感、第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第一二极管、第二二极管及第三二极管，其中：

所述第一电感的第一端与直流电源的正端连接，所述第一电感第二端分别与所述第一二极管的阳极、所述第二电容的第一端连接，所述第一二极管的阴极分别与所述第一电容的第二端、所述第三二极管的阳极及所述第二电感的第一端连接，所述第二电感的第二端分别与所述第二电容的第二端、所述开关模块的第一端及所述第三电容的第二端连接，所述第三二极管的阴极分别与所述第四电容的第二端及负载的正端连接，所述第四电容的第一端分别与所述负载的负端、所述第三电容的第一端及所述第二二极管的阳极连接，所述第二二极管的阴极分别与所述开关模块的第二端、所述第一电容的第一端及所述直流电源负端连接；

其中，所述准Z源开关电容变换器的增益D为所述开关模块的驱动信号的占空比。

优选地，所述开关模块包括单个开关管。

优选地，所述开关模块包括多个并联的开关管串，每个所述开关管串包括多个串联的开关管。

优选地，所述开关管为IGBT或者NMOS。

优选地，所述第一电容、所述第二电容、所述第三电容及所述第四电容均为有极性电容，且所述第一电容、所述第二电容、所述第三电容及所述第四电容的第一端均为所述有极性电容的负端，所述第一电容、所述第二电容、所述第三电容及所述第四电容的第二端均为所述有极性电容的正端。

为解决上述技术问题，本发明还提供了一种新能源系统，包括新能源直流电源，还包括如上述所述的准Z源开关电容变换器，所述新能源直流电源与所述准Z源开关电容变换器连接。