[實(shí)用新型]一種四開(kāi)關(guān)升降壓直流變換器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201320389115.5
• 申請(qǐng)日: 2013-06-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN203457047U
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-02-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孟慶遠(yuǎn);姚華文;宋美恩
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 常州集能易新能源技術(shù)有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H02M3/10
• 分類(lèi)號(hào): H02M3/10
• 代理公司: 上海申匯專(zhuān)利代理有限公司 31001
• 代理人: 金碎平

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種直流變換器，尤其涉及一種四開(kāi)關(guān)升降壓直流變換器，屬于電力電子變換器技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

升降壓直流變換器在光伏發(fā)電系統(tǒng)、可再生能源供電系統(tǒng)、蓄電池充放電等電壓寬范圍變化的場(chǎng)合具有廣泛的應(yīng)用前景。在光伏發(fā)電系統(tǒng)中，由于光伏電池的輸出電壓隨外界環(huán)境條件的變化存在較大范圍的波動(dòng)，因此前級(jí)直流-直流變換器(光伏優(yōu)化器)需要適應(yīng)寬范圍變化輸入電壓的要求。

傳統(tǒng)的單開(kāi)關(guān)管升降壓直流變換器，如Buck/Boost、Flyback、SEPIC和Cuk變換器等，雖然能夠?qū)崿F(xiàn)升降壓變換的功能，但它們存在諸如器件應(yīng)力高、體積重量大、輸入輸出反極性等問(wèn)題，限制了它們?cè)谀承﹫?chǎng)合的應(yīng)用。

請(qǐng)參見(jiàn)圖1，現(xiàn)有的四開(kāi)關(guān)升降壓直流變換器只使用一個(gè)電感L₁，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔、功率密度高，在光伏發(fā)電等新能源系統(tǒng)中獲得較為廣泛的應(yīng)用。然而，由于同步整流管體二極管的反向恢復(fù)特性較差，在開(kāi)關(guān)管關(guān)斷時(shí)因體二極管的反向恢復(fù)問(wèn)題會(huì)產(chǎn)生較大的電壓尖峰并會(huì)降低變換器的變換效率。此外，由于同步整流方式會(huì)大幅減小開(kāi)關(guān)器件的導(dǎo)通損耗，從而比較適用于低壓大電流的應(yīng)用場(chǎng)合，而在小功率、低電流情況下優(yōu)勢(shì)并不明顯。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種四開(kāi)關(guān)升降壓直流變換器，能夠提高變換器的變換效率，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠，易于實(shí)施。

本實(shí)用新型為解決上述技術(shù)問(wèn)題而采用的技術(shù)方案是提供一種四開(kāi)關(guān)升降壓直流變換器，包括直流電壓輸入回路和直流電壓輸出回路，所述直流電壓輸入回路由輸入源、第一開(kāi)關(guān)管S₁和第二開(kāi)關(guān)管S₂構(gòu)成；所述直流電壓輸出回路由第三開(kāi)關(guān)管S₃、第四開(kāi)關(guān)管S₄和負(fù)載R_o構(gòu)成，所述直流電壓輸入回路和直流電壓輸出回路之間通過(guò)電感L₁連接，其中，所述第一開(kāi)關(guān)管S₁、第二開(kāi)關(guān)管S₂、第三開(kāi)關(guān)管S₃和/或第四開(kāi)關(guān)管S₄的兩端并聯(lián)有續(xù)流二極管。

上述的四開(kāi)關(guān)升降壓直流變換器，其中，所述第二開(kāi)關(guān)管S₂的兩端并聯(lián)有第一二極管D₁，所述第三開(kāi)關(guān)管S₃的兩端并聯(lián)有第二二極管D₂；所述輸入源的正極連于第一開(kāi)關(guān)管S₁的漏極，所述第一開(kāi)關(guān)管S₁的源極連于第二開(kāi)關(guān)管S₂的漏極、第一二極管D₁的陰極和第一電感L₁的一端，所述第一電感L₁的另一端連于第三開(kāi)關(guān)管S₃的源極、第二二極管D₂的陽(yáng)極和第四開(kāi)關(guān)管S₄的漏極，所述第三開(kāi)關(guān)管S₃的漏極連于第二二極管D₂的陰極和負(fù)載R_o的一端，所述負(fù)載R_o的另一端連于第四開(kāi)關(guān)管S₄的源極、第二開(kāi)關(guān)管S₂的源極、第一二極管D₁的陽(yáng)極和輸入源的負(fù)極。

上述的四開(kāi)關(guān)升降壓直流變換器，其中，所述第一二極管D₁和第二二極管D₂為肖特基二極管。

本實(shí)用新型對(duì)比現(xiàn)有技術(shù)有如下的有益效果：本實(shí)用新型提供的四開(kāi)關(guān)升降壓直流變換器，通過(guò)在開(kāi)關(guān)管兩端并聯(lián)續(xù)流二極管，并根據(jù)功率大小分別工作在電感電流連續(xù)模式或電感電流斷續(xù)模式，從而大大提高變換器的變換效率，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠，易于實(shí)施。此外，本實(shí)用新型進(jìn)一步選取肖特基二極管等反向恢復(fù)特性較好的二極管，在同步整流管關(guān)斷時(shí)，由該二極管代替開(kāi)關(guān)管體二極管續(xù)流，可以極大改善體二極管的反向恢復(fù)問(wèn)題。

附圖說(shuō)明

圖1是現(xiàn)有四開(kāi)關(guān)升降壓直流變換器電路原理圖；

圖2是本實(shí)用新型四開(kāi)關(guān)升降壓直流變換器電路原理圖；

圖3是本實(shí)用新型四開(kāi)關(guān)升降壓直流變換器在二極管續(xù)流模式下的等效電路圖；

圖4是本實(shí)用新型四開(kāi)關(guān)升降壓直流變換器在同步整流、Buck模式時(shí)各開(kāi)關(guān)模態(tài)下的等效電路圖；

圖5是本實(shí)用新型四開(kāi)關(guān)升降壓直流變換器在二極管續(xù)流、Buck模式時(shí)各開(kāi)關(guān)模態(tài)下的等效電路圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。