[发明专利]一种基于耦合电感的开关电容型高增益DC/DC变换器

说明书

本发明公开了一种基于耦合电感的开关电容型高增益DC/DC变换器，包括直流输入电源，耦合电感，第一、二开关管，第一、二、三、四极管，第一、二、三电容；直流输入电源分别与耦合电感、第二二极管、第二开关管连接；耦合电感分别与第一开关管和第一二极管连接；第一开关管、第二二极管与第一电容的连接；第二开关管、第一二极管与第一电容连接；耦合电感分别与第三二极管、第四二极管、第二电容、第三电容连接；第三二极管与第二电容连接，第四二极管与第三电容连接；第一电容与第二电容连接；第一电容和第三电容连接负载电阻。本发明具有高电压增益、低电压应力和宽输出电压调节的优点。

技术领域

本发明涉及直流升压变换的技术领域，尤其是指一种基于耦合电感的开关电容型高增益DC/DC变换器。

背景技术

随着科学技术的不断进步与发展，避免传统化石燃料的快速消耗，基于可再生清洁能源的分布式电源系统(Distributed Power System，DPS)在诸多领域得到不断运用。太阳能作为可再生清洁能源的代表，因其具有无污染、易获取、无穷尽等优点，针对光伏系统的相关研究越来越多，且光伏系统的维护成本低，使用寿命长，光伏系统在分布式电源系统中得到了广泛的研究与运用。然而输出电压等级低是光伏系统的缺陷，使得在诸多应用场合中需要通过抬升其输出电压至某一等级才能保证系统的正常工作。因此运用升压变换器来对电压进行变换是必不可少的环节，传统的升压变换器如Boost电路与Flyback电路由于其在开关通断状态中只在电感两端电压中耦合进一次输出电压，所以其升压增益有限；后来相关学者通过耦合电感来将Boost与Flyback电路结合起来亦或是引入钳位电路进一步利用漏感能量，电压增益得到了一定的提高，但是由于电路整体的工作原理没有发生改变，变换器的增益仍然会受到极限占空比的限制，因此研究有着更高电压增益的DC/DC变换器对以光伏板为主要电能来源的区域微电网的发展有着重要意义。

发明内容

本发明的目的在于针对传统Boost与Flyback变换器及其改进拓扑结构电压增益不高与极限占空比的缺陷，提出了一种结构合理、更高增益、输出电压可调节范围更广的基于耦合电感的开关电容型高增益DC/DC变换器。

为实现上述目的，本发明所提供的技术方案为：一种基于耦合电感的开关电容型高增益DC/DC变换器，包括直流输入电源，耦合电感，第一开关管及其反并联二极管，第二开关管及其反并联二极管，第一二极管，第二二极管，第一电容，第三二极管，第二电容，第三电容，第四二极管；所述直流输入电源的正极与耦合电感原边的同名端相连，负极分别与第二二极管的阴极和第二开关管的源极连接；所述耦合电感原边的异名端分别与第一开关管的漏极和第一二级管的阳极连接；所述第一开关管的源极、第二二极管的阳极分别与第一电容的负极连接；所述第二开关管的漏极、第一二极管的阴极分别与第一电容的正极连接；所述耦合电感副边的同名端分别与第三二极管的阴极、第四二极管的阳极连接，其异名端分别与第二电容的正极、第三电容的负极连接；所述第三二极管的阳极与第二电容的负极连接，第四二极管的阴极与第三电容的正极连接；所述第一电容的正极和第二电容的负极连接；所述第一电容的负极和第三电容的正极连接负载电阻两端。

进一步，所述第一开关管和第二开关管共用同一驱动信号。

进一步，所述第一开关管和第二开关管为带有反并联二极管的功率开关管。

进一步，所述耦合电感的原副边绕组匝比为1:n。

本发明与现有技术相比，具有如下有点与有益效果：

1、电压增益M为较传统Boost与Flyback型变换器增益更大，通过调节耦合电感两端线圈的匝比，变换器可以输出更高的直流电压。

2、由于变换器可以实现的电压增益更大，因此输出电压的可调节范围也更宽。

3、变换器可以选择合适的占空比，而无需工作在极限占空比的条件下。