[發(fā)明專利]多電平有源網(wǎng)絡(luò)升壓變換器

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310026821.8
• 申請日: 2013-01-24
• 公開（公告）號: CN103107698A
• 公開（公告）日: 2013-05-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 湯雨;王挺
• 申請（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: H02M3/10
• 分類號: H02M3/10;H02M1/12
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 許方

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及多電平有源網(wǎng)絡(luò)升壓變換器，屬于電力電子變換器領(lǐng)域。

背景技術(shù)

升壓變換器廣泛應用于工業(yè)領(lǐng)域，如電池充放電管理器、新能源發(fā)電、電機驅(qū)動器等場合。傳統(tǒng)的升壓變換器電路拓撲為Boost電路，在輸入電壓較低，需要得到較高輸出電壓的應用場合，如單體的光伏電池電壓較低，當應用于并網(wǎng)發(fā)電時，一般將多個光伏電池串聯(lián)得到較高的電壓，但多個單體電池由于工作特性的不一致，會影響整體性能，而Boost電路難以將單體的光伏電池升壓到較高的母線電壓。采用耦合電感Boost變換器能夠提升輸出電壓，通過選擇合適的電感匝比來實現(xiàn)，但耦合電感存在的漏感會造成很大的開關(guān)電壓尖峰，必須外加緩沖吸收電路，如有源箝位吸收等方式，但會帶來整體結(jié)構(gòu)的復雜性，并且影響效率。多電平Boost變換器輸出電壓為Boost變換器的倍數(shù)，升壓能力同樣有限，并且需要通過均壓電路控制電容電壓的均衡，控制電路和實現(xiàn)復雜。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對上述背景技術(shù)的不足，提供了多電平有源網(wǎng)絡(luò)升壓變換器。

?本發(fā)明為實現(xiàn)上述發(fā)明目的采用如下技術(shù)方案：

???????多電平有源網(wǎng)絡(luò)升壓變換器，包括：依次連接的X型有源網(wǎng)絡(luò)和N個輸出單元，所述X型有源網(wǎng)絡(luò)輸入端接直流電壓源，輸出端依次接N個輸出單元，N為大于等于2的正整數(shù)；

其中：第一輸出單元為串聯(lián)連接的一階功率二極管和一階濾波電容；

第二至第N輸出單元中，每一輸出單元均包括兩個功率二極管、兩個濾波電容，所述兩個功率二極管組成一個串聯(lián)支路，一個濾波電容反向并聯(lián)在所述串聯(lián)支路兩端；另一個濾波電容正極與兩個功率二極管連接點相連，負極與前一輸出單元中兩個功率二極管連接點相連。

?所述多電平有源網(wǎng)絡(luò)升壓變換器中，X型有源網(wǎng)絡(luò)包括：直流電壓源、第一電感、第二電感、第一功率開關(guān)管、第二功率開關(guān)管；其中：第一功率開關(guān)管的陽極、第一電感的一端分別與直流電壓源正極連接，第一電感的另一端與第二功率開關(guān)管的陽極連接，第二功率開關(guān)管的陰極、第二電感的一端分別與直流電壓源負極連接，第二電感的另一端與第一功率開關(guān)管的陰極連接。

?所述多電平有源網(wǎng)絡(luò)升壓變換器中，第一、第二電感為分立電感或者耦合電感。

?所述多電平有源網(wǎng)絡(luò)升壓變換器中，第一、第二功率開關(guān)管為MOS管或者IGBT管。

本發(fā)明采用上述技術(shù)方案，具有以下有益效果：變換器體積小但轉(zhuǎn)換效率高，無需均壓控制電路即可實現(xiàn)多電平輸出。

附圖說明

圖1為三電平有源網(wǎng)絡(luò)升壓變換器的電路圖。

?圖2至圖8為三電平有源網(wǎng)絡(luò)升壓變換器在輸入電壓V_i=50V,?功率開關(guān)管S₁、S₂占空比D=0.5，負載R=20Ω時的實驗波形。

圖中標號說明：V_i為直流電壓源，?L₁為第一電感，L₂為第二電感，S₁、S₂為第一、第二功率開關(guān)管，D₁至D₅為第一至第五功率二極管，C₁至C₅為第一至第五濾波電容，R為負載，i_L1、i_L2分別為第一電感L₁、第二電感L₂中流過的電流，V_C1為第一濾波電容上的電壓，V_C2為第二濾波電容上的電壓，V_C3為第三濾波電容上的電壓，V_C4為第四濾波電容上的電壓，V_C5為第五濾波電容上的電壓。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對發(fā)明的技術(shù)方案進行詳細說明：

如圖1所示的三電平有源網(wǎng)絡(luò)升壓變換器，包括X型有源網(wǎng)絡(luò)和3個電平輸出單元。X型有源網(wǎng)絡(luò)輸入端接直流電壓源，輸出端依次接3個輸出單元