[实用新型]一种基于耦合电感的高增益变换器和一种电源系统

说明书

本实用新型涉及一种基于耦合电感的高增益变换器和一种电源系统，电源系统包括输入电源和变换器，变换器包括第一电感和第二电感，第二电感为由原边绕组和副边绕组组成的耦合电感，第一电感、第二电感、第一续流二极管、第二续流二极管、第三续流二极管、第四续流二极管、第一电容、第二电容和第三电容构成变换器的电路结构。本方案提供的变换器相对于现有的变换器来说，增益较高，能够满足高增益需求。而且，电路结构中采用了倍压单元，提高了变换器的升压能力，降低了开关管和整流模块的电压应力。另外，变换器的结构没有增加额外的开关管，降低了对电路控制的复杂性，也降低了电路的损耗，提高了电路效率。

技术领域

本实用新型涉及一种基于耦合电感的高增益变换器和一种电源系统。

背景技术

随着传统化石能源的日趋枯竭和人类生存环境的日益恶化，清洁型的可再生能源的发展已经到了迫在眉睫的地步，世界各国都在致力于研究和开发新能源的应用，其中太阳能和风能已经得到了较为广泛的应用。不过对于这些系统，如何并网运行、满足电网中的高电压需要仍然是最重要的问题。目前，大量的升压转换器被开发出来满足这些应用，在不同的转换器中，传统的BOOST变换器理论上可以通过提高占空比来提高电压增益。但是实际应用中，由于寄生参数的限制，无法实现非常高的电压增益。若采用级联型的拓扑结构，器件数量增加所带来的效率不高的问题又会凸显。

申请公布号为CN105391287A的中国专利申请文件中公开了一种基于双耦合电感和单开关的零输入电流纹波高增益变换器，该变换器借用耦合电感可获得电感高增益，且增益与开关管的占空比D以及耦合电感T₂的原副匝数比N相关，增益计算公式为：G＝(1+N)/(1-D)²，虽然该方案能够实现宽增益，但是，该方案的增益提升有限，在较高增益需求的情况中，该变换器无法满足高增益需求。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种基于耦合电感的高增益变换器，用以进一步提升变换器的增益。本实用新型同时提供一种电源系统。

为实现上述目的，本实用新型包括以下技术方案。

变换器方案一：本方案提供一种基于耦合电感的高增益变换器，包括第一电感和第二电感，所述第二电感为由原边绕组和副边绕组组成的耦合电感，所述第一电感的一端用于连接输入电源的正极，所述第一电感的另一端分别连接第一续流二极管的阳极和第二续流二极管的阳极，所述第一续流二极管的阴极连接所述原边绕组的同名端和第一电容的一端，所述第一电容的另一端用于连接输入电源的负极，所述原边绕组的异名端分别连接开关管的一端、第二续流二极管的阴极、第二电容的一端和第四续流二极管的阳极，所述开关管的另一端用于连接输入电源的负极，所述第二电容的另一端分别连接第三续流二极管的阳极和副边绕组的同名端，所述副边绕组的异名端分别连接第四续流二极管的阴极和第三电容的一端，所述第三电容的另一端分别连接第三续流二极管的阴极和整流模块，所述整流模块的直流端为所述变换器的输出端。

本方案提供的高增益变换器中涉及两个电感，其中，第一电感为常规的电感，第二电感为由原边绕组和副边绕组组成的耦合电感，通过这两个电感再结合其他相关元器件构成的电路结构就为本方案提供的高增益变换器，因此，本方案提供的变换器相对于现有的变换器来说，增益较高，能够满足高增益需求。而且，该变换器采用了由第二电容、第三电容、第三续流二极管和第四续流二极管组成的倍压单元，升压能力得到提升，并降低了开关管和整流模块的电压应力。另外，变换器的结构没有增加额外的开关管，降低了对电路控制的复杂性，也降低了电路的损耗，提高了电路效率。

变换器方案二：在变换器方案一的基础上，所述变换器还包括钳位电容和钳位二极管，所述原边绕组的异名端连接所述钳位二极管的阳极，所述钳位二极管的阴极连接所述第二电容的一端、第四续流二极管的阳极和所述钳位电容的一端，所述钳位电容的另一端用于连接输入电源的负极。