[发明专利]一种燃料电池用高增益低应力DC/DC变换器

权利要求书

1.一种燃料电池用高增益低应力DC/DC变换器，其特征在于：包括燃料电池Uin、二极管D1。准Z源电路、开关电容电路和负载R_L，所述准Z源电路包括第一储能电感L1、第二储能电感L2、第一储能电容C1、第二储能电容C2、二极管D2和功率开关管Q；所述开关电容电路包括三个储能电容、三个二极管交错组成；所述第一储能电感L1的两端分别与燃料电池Uin正极、第二储能电容C2负极和二极管D2阳极进行连接，第一储能电容C1的两端分别与第二储能电感L2正极和二极管D2阴极进行连接，功率开关管Q的源极与燃料电池Uin负极进行连接，第一开关电容C3的正极和第二开关二极管D4的阴极连接、第二开关电容C4的正极和第三开关二极管D5的阴极连接、第三开关电容C5的正极和第一开关二极管D3的阴极连接；即开关电容网络由C3-D4、C4-D5、C5-D3组成。

2.根据权利要求1所述的一种燃料电池用高增益低应力DC/DC变换器，其特征在于：所述开关电容电路包括第一开关电容C3、第二开关电容C4、第三开关电容C5、第一开关二极管D3、第二开关二极管D4和第三开关二极管D5，第一开关电容C3的正极和第二开关二极管D4的阴极连接、第二开关电容C4的正极和第三开关二极管D5的阴极连接、第三开关电容C5的正极和第一开关二极管D3的阴极连接，从而组成交错结构。通过开关电容网络的增压功能可以改善升压转换器的电压增益。

3.根据权利要求1所述的一种燃料电池用高增益低应力DC/DC变换器，其特征在于：所述变换器实现了输入与输出之间的共地，绝对公共的接地避免了输入接地和输出接地之间的额外du/dt的问题。

4.根据权利要求2所述的一种燃料电池用高增益低应力DC/DC变换器，其特征在于：所述第一工作模态下，燃料电池Uin通过串联第二储能电容C2和功率开关管Q为第一储能电感L1充电，同时燃料电池Uin通过串联第一储能电容C1和功率开关管Q为第二储能电感L2充电，第三开关电容C5通过第二开关二极管D4和功率开关管Q给第一开关电容C3充电。

5.根据权利要求4所述的一种燃料电池用高增益低应力DC/DC变换器，其特征在于：所述第二工作模态下，第一储能电感L1通过二极管D2给第一储能电容C1充电，第二储能电感L2通过二极管D2给第二储能电容C2充电。第一储能电感L1和第二储能电感L2串联通过二极管D2和第三开关二极管D5给负载供电。同时第一储能电感L1和第二储能电感L2串联通过第一开关二极管D3给第三开关电容C5充电。

6.根据权利要求1所述的一种燃料电池用高增益低应力DC/DC变换器，其特征在于：所述变换器的电压增益M为：

式中，d为功率开关管Q的占空比。

7.根据权利要求4所述的一种燃料电池用高增益低应力DC/DC变换器，其特征在于：所述功率开关管Q1的电压应力为所述第一储能电容C1的电压应力所述第二储能电容C2的电压应力为所述第一开关电容C3、第二开关电容C4和第三开关电容C5的电压应力为其中U_o为输出电压。