[发明专利]一种带有电感电容开关网络的高增益Cuk直流变换器

说明书

本发明公开了一种带有电感电容开关网络的高增益Cuk直流变换器，包括基本Cuk变换器和若干个电感电容开关网络单元，所述电感电容开关网络单元包含一个电感、一个电容及两个二极管，通过增加不同数量的电感电容开关网络，可以灵活地扩大电压增益，引入n个电感电容开关网络时，输出电压是输入电压的倍。带有电感电容开关网络的高增益Cuk直流变换器具有结构简单、控制方便、高电压增益、开关器件电压应力小和易拓展的优点，并且可以完成光伏电池到并网逆变器所需直流母线之间的高增益升压任务。

技术领域

本发明涉及直流-直流变换器领域，具体说是一种带有电感电容开关网络的高增益Cuk直流变换器。

背景技术

随着能源危机和环境污染，太阳能、燃料电池等成为世界能源结构的主要部分。但光伏、燃料电池等新能源发电单体的输出电压远低于可并网所需的直流母线电压，通常需要一个高增益升压DC-DC变换器作为接口电路。此外，在UPS供电系统、电动汽车以及航空电源等应用领域，高增益升压DC-DC变换器也同样扮演着重要角色。

由于输入输出电感的存在，Cuk变换器可以减小输入输出电流脉动和纹波，有利于抑制电磁干扰问题，因此受到越来越多的关注。但是传统的Cuk变换器输出电压增益只能达到10倍。为提高电压增益，对现有技术中的Cuk提出多种改进方案，主要存在三种方式：第一种利用耦合电感来实现高增益升压，但是耦合电感的使用会引起开关器件电压应力过高，同时带来电磁干扰；第二种是融合开关电感网络；第三种是融合开关电容网络，第二种和第三种电路均是单纯地只增加电感或者电容的数量来扩展电压增益。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明目的在于提供一种带有电感电容开关网络的高增益Cuk直流变换器，具有结构简单、控制方便、高电压增益、开关器件电压应力小和易拓展的优点。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种带有电感电容开关网络的高增益Cuk直流变换器，包括直流变换器本体和设置于变换器本体内部的电路模块，所述电路模块含有两个电感电容开关网络，所述第一个电感电容开关网络包括输入电源U_i、第一电感L₁、第二电感L₂、第三电感L₃、开关管S、第一电容C₁、第二电容C₂、第三电容C₃、第一二极管D₁、第二二极管D₂、第三二极管D₃、第四二极管D₄、输出滤波电容C_o和负载电阻R；输入电源U_i的正极分别与第一电感L₁的第一端、第二电容C₂的第一端及第三电容C₃的第一端连接，第一电感L₁的第二端分别与第二二极管D₂的阳极及第三二极管D₃的阳极连接，第二二极管D₂的阴极分别与第二电容C₂的第二端及第三电感L₃的第一端连接，第三电感L₃的第二端分别与第三二极管D₃的阴极、第四二极管D₄的阳极、第一电容C₁的第一端及开关管S的漏极相连，第一电容C₁的第二端分别与第一二极管D₁的阳极及第二电感L₂的第一端相连，第一二极管D₁的阴极分别与开关管S的源极及输入电源U_i的负极连接，第二电感L₂的第二端分别与输出滤波电容C_o的第一端及负载电阻R的第一端相连，输出滤波电容C_o的第二端分别与负载电阻R的第二端、第三电容C₃的第二端及第四二极管D₄的阴极相连。