[实用新型]一种高增益双开关耦合电感DC-DC变换器

说明书

本实用新型属于DC‑DC升压设备技术领域，涉及一种高增益双开关耦合电感DC‑DC变换器，储能电感的两端分别与直流电源和双开关单元连接；耦合电感升压单元的两端分别与双开关单元和第五二极管阳极连接，第五二极管阴极分别与第五电容正极和负载连接，第五电容负极分别与耦合电感升压单元和负载连接，其电路结构整体设计合理、工作稳定、控制简单，电路具有较强的应用潜力，而且使用的器件较少，成本较低，减少了开关器件的损耗，提高了电路的整体稳定性。

技术领域：

本实用新型属于DC-DC升压设备技术领域，涉及一种高增益双开关耦合电感DC-DC变换器。

背景技术：

现如今，化石能源过度的使用与建立绿色低碳环境矛盾的加剧，致使新型低污染的新能源领域，得到了有效的发展。风电系统、水电系统以及太阳能发电等清洁能源转换技术都拥有着巨大的发展前景，但在生产使用中，这些能源转换装置都面临着较低的效率和升压问题，同时面临着转换模块的升压不稳定、无法持续输出较高的电压问题。例如，太阳能发电占据了新能源市场的半壁江山，然而一个太阳能电池板的输出等级过低，使大部分光伏面板必须采用串-并联的方案进行联合输出，才达到电力转换实际所需的电压值，但这种应用方式，会提高整个供电系统的故障率，使设备体积过大、效率过低。

为使新能源系统能够稳定的输出高电压、提高机体的工作效率，成为了新能源领域急需解决的问题。文献“张民,于雷,刘贇,赵德林,李海滨,丁新平.交错并联准Z源直流变换器的研究[J].辽宁工程技术大学学报(自然科学版),2019,38(03):269-274”提出了交错并联准Z源直流变换器，把交错并联方案嵌入准Z源直流变换器，使交错并联系统扩容、降纹波，并提高了电压增益，且在DC-DC变换器升压中进行了验证，但是该变换器自身拓扑结构依然存在着升压能力有限的问题，其增益仅为传统Boost变换器的两倍，要应用到升压系统的前提是要有较高的开关占空比。随着DC-DC领域的发展，开关电容技术，可将升压系统的增益成倍增加，但该技术存在着电容在工作时会产生较大的电流尖峰问题，产生了较大的开关损耗。多级电路进行级联的技术，在较小的开关占空比情况下，就可以产生理想的电压增益，但多器件的应用反而降低了变换器效率。因此，研究一种在较低开关占空比下，可产生较高的电压增益，且效率高的DC-DC变换装置已经成为该领域的研究热点。在此基础上，本实用新型提出一种具有双开关单元，使用双耦合电感升压的网络，可灵活改变拓扑增益，并具有较高的工作效率。

发明内容：

本实用新型的发明目的在于克服现有技术存在的缺点，针对新能源领域所存在电压等级不足的问题，提出了一种高增益双开关耦合电感DC-DC变换器，该变换器在较小的开关占空比条件下，也能够产生可观的电压增益，且拓扑电压增益的调节，具有很大的自由空间，而且电路输出电压稳定，工作效率高且故障率低，采用的双开关单元吸收了耦合电感的漏感能量，钳制两个开关管上的电压尖峰。

为了达到上述目的，本实用新型所述高增益双开关耦合电感DC-DC变换器包括直流电源、储能电感、双开关单元、耦合电感升压单元、第五二极管、第五电容和负载，储能电感的两端分别与直流电源和双开关单元连接；耦合电感升压单元的两端分别与双开关单元和第五二极管阳极连接，第五二极管阴极分别与第五电容正极和负载连接，第五电容负极分别与耦合电感升压单元和负载连接，通过控制双开关单元的导通占空比，实现变换器输入和输出之间的能量交换，通过改变耦合电感升压单元的两个绕组匝比，实现输出电压对输入直流电源电压的升压变换。

进一步的，所述双开关单元包括第一功率开关管、第二功率开关管、第一电容、第一二极管和第二二极管，第一二极管阳极与储能电感相连，第一二极管阴极分别与第一电容负极、第一功率开关管相连，第一电容正极分别与第二功率开关管、第二二极管阳极连接，第一二极管阳极与第二功率开关管共输入，第二二极管阴极与第一功率开关管共地，共同组成钳位回路，有效钳制第一功率开关管、第二功率开关管上产生的电压尖峰。