[發(fā)明專利]具有低紋波的四開關升降壓變換器及其控制方法

無效

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• 申請日: 2013-11-14
• 公開（公告）號: CN103560666A
• 公開（公告）日: 2014-02-05
• 發(fā)明（設計）人: 姚華文;孟慶遠;宋美恩
• 申請（專利權）人: 南京集能易新能源技術有限公司
• 主分類號: H02M3/10
• 分類號: H02M3/10;H02M1/14
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 金碎平

技術領域

本發(fā)明涉及一種電壓變換器及其控制方法，尤其涉及一種具有低紋波的四開關升降壓變換器及其控制方法，屬于電力電子變換器技術領域。

背景技術

升降壓直流變換器在光伏發(fā)電系統、可再生能源供電系統、蓄電池充放電等電壓寬范圍變化的場合具有廣泛的應用前景。低紋波是直流-直流變換器所關注的重要性能指標，不僅可以減小濾波器的體積和重量，還可以有效改善輸入源或負載的電能質量。在光伏發(fā)電應用場合，升降壓變換器通常作為前級直流變換器與光伏電池相連，低紋波可以有效保證最大功率點跟蹤具有良好的性能。

傳統的單開關管升降壓直流變換器，如Buck/Boost、Flyback、SEPIC和Cuk變換器等，雖然能夠實現升降壓變換的功能，但它們存在諸如器件應力高、體積重量大、輸入輸出反極性等問題，限制了它們在某些場合的應用。

請參見圖1，現有的四開關升降壓直流變換器只使用一個電感，拓撲結構簡潔、功率密度高，但輸入和輸出端的電流都斷續(xù)，不滿足低紋波場合的應用需求。為了實現輸入輸出端的低紋波，需要額外在其輸入和輸出端均增加一個LC濾波器，如圖2所示，從而增加了變換器的體積、重量和成本。

發(fā)明內容

本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種具有低紋波的四開關升降壓直流變換器及其控制方法，能夠有效降低直流變換器輸入輸出端的紋波，輸入/輸出之間為單級功率變換，變換效率高；且輸入/輸出電流連續(xù)，適用于對電流紋波要求較小的場合。

本發(fā)明為解決上述技術問題而采用的技術方案是提供一種具有低紋波的四開關升降壓變換器，包括輸入源、第一濾波電感、第一濾波電容、第一開關管、第二開關管、第二濾波電感、第三開關管、第四開關管、第二濾波電容、第三濾波電感和負載，所述輸入源的正極連于第一濾波電感的一端，所述第一濾波電感的另一端分別連于第一濾波電容的一端和第一開關管的漏極，所述第一開關管的源極分別連于第二開關管的漏極和第二濾波電感的一端，所述第二濾波電感的另一端分別連于第三開關管的源極和第四開關管的漏極，所述第三開關管的漏極分別連于第二濾波電容的一端和第三濾波電感的一端，所述第三濾波電感的另一端連于負載的一端，所述負載的另一端分別連于第二濾波電容的另一端、第四開關管的源極、第二開關管的源極、第一濾波電容的另一端和輸入源的負極。

上述的具有低紋波的四開關升降壓變換器，其中，所述第一濾波電感與第三濾波電感為耦合電感，兩者共用磁芯且反向耦合。

上述的具有低紋波的四開關升降壓變換器，其中，所述第一濾波電感的同名端和輸入源的正極相連，所述第三濾波電感的同名端通過負載和輸入源的負極相連。

本發(fā)明為解決上述技術問題還提供一種上述具有低紋波的四開關升降壓變換器的控制方法，其中，包括如下步驟：直流升壓變換時，所述第三開關管和第四開關管工作在高頻開關狀態(tài)且互補導通，所述第一開關管保持直通而第二開關管保持關斷；直流降壓變換時，所述第一開關管和第二開關管工作在高頻開關狀態(tài)且互補導通，所述第三開關管保持直通而第四開關管保持關斷。

上述的具有低紋波的四開關升降壓變換器的控制方法，其中，直流升壓變換時，所述輸入源的輸入電壓V_in和直流輸出電壓V₀關系如下：直流降壓變換時，所述輸入源的輸入電壓V_in和直流輸出電壓V₀關系如下：V_o＝d₁V_in；d₁為第一開關管的占空比，d₂為第四開關管的占空比。

上述的具有低紋波的四開關升降壓變換器的控制方法，其中，穩(wěn)態(tài)工作時，所述輸入源的輸入電壓V_in和直流輸出電壓V₀關系如下：d₁為第一開關管的占空比，d₂為第四開關管的占空比。

本發(fā)明對比現有技術有如下的有益效果：本發(fā)明提供的具有低紋波的四開關升降壓變換器及其控制方法，所述輸入源和輸出之間為單級功率變換且保證電流連續(xù)，從而提高變換效率，有效降低了直流變換器輸入輸出端的紋波，適用于對電流紋波要求較小的場合。

附圖說明

圖1為現有四開關升降壓直流變換器電路原理圖；

圖2為現有帶有獨立輸入輸出LC濾波器的四開關升降壓直流變換器電路原理圖；

圖3為本發(fā)明具有低紋波的四開關升降壓變換器電路原理圖；