[實(shí)用新型]基于耦合電感倍壓結(jié)構(gòu)的雙輸出母線型高增益變換器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201420044588.6
• 申請日: 2014-01-23
• 公開（公告）號: CN203691234U
• 公開（公告）日: 2014-07-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 宋鑫;劉超;竇新民;郭旭東;秦廣樂;趙一;向鑫;李武華
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇杰瑞科技集團(tuán)有限責(zé)任公司
• 主分類號: H02M3/155
• 分類號: H02M3/155;H02M1/32;H02M1/08
• 代理公司: 南京理工大學(xué)專利中心 32203
• 代理人: 朱顯國

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及直流-直流變換器，具體說是一種基于耦合電感倍壓結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的雙輸出母線型高增益變換器。

背景技術(shù)

近些年來，隨著能源危機(jī)的進(jìn)一步加劇，可再生能源的發(fā)展和應(yīng)用越來越受到世界各國的廣泛關(guān)注。在可再生能源發(fā)電系統(tǒng)中，許多可再生能源發(fā)出的電能都是電壓較低的直流電，而向電網(wǎng)送電需要電壓較高的直流電，因此需要直流—直流變換器把低電壓直流電轉(zhuǎn)換為適合并網(wǎng)的高電壓直流電，與此同時，出于對人身安全方面考慮，許多應(yīng)用場合都有電氣隔離的要求。所以低輸入紋波、高增益、高效率的隔離型變換器在可再生能源并網(wǎng)發(fā)電領(lǐng)域里有著重要的作用。

在實(shí)際運(yùn)用中，傳統(tǒng)的Boost電路無法完成高升壓比和高效率轉(zhuǎn)換要求。首先，高升壓比需要極高的占空比，這樣會導(dǎo)致較大的輸出二極管電流尖峰，造成較大的反向恢復(fù)電流，增加了開關(guān)管導(dǎo)通損耗。第二，開關(guān)管的電壓應(yīng)力與輸出電壓相等，因此只能選擇高耐壓的功率器件，進(jìn)一步增大了導(dǎo)通損耗。最后，開關(guān)管和二極管都工作在硬開關(guān)環(huán)境，開關(guān)損耗較大。

基于耦合電感的高增益變流器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)日漸成熟。這一類型的拓?fù)渫ㄟ^利用耦合電感，為升壓比提供了新的控制自由度，同時降低了功率器件的電壓應(yīng)力。但是，這些拓?fù)涞闹饕秉c(diǎn)在于輸出二極管的電壓應(yīng)力偏大。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的在于提供一種基于耦合電感倍壓結(jié)構(gòu)的雙輸出母線型高增益變換器，開關(guān)管電壓應(yīng)力小且為軟開通，結(jié)構(gòu)簡單的基于耦合電感倍壓結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的有源箝位雙輸出母線型高增益變換器。

實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型目的的技術(shù)解決方案為：一種基于耦合電感倍壓結(jié)構(gòu)的雙輸出母線型高增益變換器，包括：一個提供電能的供電電源V_in；耦合電感，可以等效看作在理想變壓器下由勵磁電感L_m和原邊漏感L_k組成，主要用于儲存電荷，實(shí)現(xiàn)LC諧振電路和對其它電路結(jié)構(gòu)的充放電，耦合電感的一端與供電電源V_in的正向端相連，耦合電感的另一端與原邊漏感L_k相連。

主開關(guān)電路，主要用于對電路開關(guān)狀態(tài)的控制，配合其它電路結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)高增益直流電壓的輸出，其中主開關(guān)器件為增強(qiáng)型N型MOS管，主開關(guān)器件S的漏極與耦合電感的原邊漏感L_k一端相連，源極與零參考電位GND相連，柵極連接外部控制單元。

箝位電路，主要用于抑制主開關(guān)器件S關(guān)斷時產(chǎn)生的電壓過沖，并可回收儲存在漏感中的能量，包括一個箝位開關(guān)管Sc和一個箝位電容Cc，其中箝位開關(guān)管Sc的源極與主開關(guān)器件S的漏極相連，箝位開關(guān)管Sc的漏極與箝位電容Cc的一端相連，箝位電容Cc的另一端與零參考電位GND相連，箝位開關(guān)管Sc的柵極連接用于控制其導(dǎo)通和關(guān)斷的外部控制單元。

耦合電感倍壓結(jié)構(gòu)，主要用實(shí)現(xiàn)常規(guī)占空比下的高增益，從而降低主開關(guān)器件Sc的電壓應(yīng)力，并可以選擇低耐壓和低導(dǎo)通電阻的功率器件來進(jìn)一步降低導(dǎo)通損耗，包括耦合電感二次側(cè)繞組L₂、第一開關(guān)管電容C₁、第二開關(guān)管電容C₂、第一續(xù)流二極管D_r1和第二續(xù)流二極管D_r2，其中耦合電感二次側(cè)繞組L₂的一端與箝位開關(guān)管Sc的源極相連，耦合電感二次側(cè)繞組L₂的另一端與第一開關(guān)管電容C₁的一端相連，同時與第二開關(guān)管電容C₂的一端相連，第一開關(guān)管電容C₁的另一端與第一續(xù)流二極管D_r1的陰極相連，第二開關(guān)管電容C₂的另一端與第二續(xù)流二極管D_r2的陽極相連，第一續(xù)流二極管D_r1的陽極第二與續(xù)流二極管D_r2的陰極相連，同時第一續(xù)流二極管D_r1的陽極與第二續(xù)流二極管D_r2的陰極相連的公共節(jié)點(diǎn)與零參考電位GND相連。