[發明專利]一種實現低電壓開關應力的控制方法

有效

• 申請號: 201510279842.X
• 申請日: 2015-05-27
• 公開（公告）號: CN104917380B
• 公開（公告）日: 2018-11-02
• 發明（設計）人: 張乙乙;周穎
• 申請（專利權）人: 張乙乙;周穎
• 主分類號: H02M3/155
• 分類號: H02M3/155
• 代理公司: 北京安博達知識產權代理有限公司 11271
• 代理人: 徐國文

本發明公布了一種實現升壓電路低電壓開關應力的控制方法。其基于的升壓電路包括輸入電源、開關元件S1、S2、二極管D1、D2、電感L、輸入電容C1、中間電容C2和輸出電容Co，輸入電源產生輸入電壓Vin，開關元件S1、S2分別具有寄生電容C_S1、C_S2，通過本發明的控制方法控制開關元件S1、S2的導通和關斷，實現升壓功能的同時可使開關元件S1、S2集電極和發射極之間的電壓降相對于現有技術大大降低，電路中無能量損耗元件，可提高了變換器的工作效率。

技術領域

本發明涉及直流-直流變換器的控制方法，具體說是一種實現升壓電路低電壓開關應力的控制方法。

背景技術

在太陽能發電系統或者燃料電池系統中，由于單塊太陽能電池或者單個燃料電池提供的都是電壓較低的直流電，不能滿足現有用電設備的用電需求，也不能滿足并網的要求，因此需要把低電壓直流電轉換為實際需要的高壓直流電。因而高增益、性能穩定的升壓變換器成為一個研究熱點，該研究對推動光伏、燃料電池產業的發展具有很大的意義。

最基本的升壓變換器是單管Boost變換器，然而這種變換器的升壓范圍十分有限，很難滿足高增益的變換要求，且開關管電壓應力為輸出電壓。

目前，改進現有的升壓變換器主要有以下幾種：

第一種是利用變壓器，在原有的直流-直流變換器中間加入一個高頻的變壓器，通過改變變壓器變比實現高增益升壓的目的。此時，電能的轉化過程實際上由原來的直流-直流，變為直流-交流-交流-直流，整個系統的能量轉換效率降低。

第二種是利用耦合電感，但耦合電感結構復雜，不利于工業加工，難以保證電路的一致性，并且會引起開關器件電壓應力過高，帶來電磁干擾等影響，導致變換器工作損耗較大。

第三種是加入級聯升壓單元，單元數越多，電壓增益越大，但電路元件數越多，結構越復雜。

第五種是交錯并聯直流-直流變換器，其包括兩個電感，兩個續流二極管，兩個功率開關管，第一功率開關管的漏極與第一二極管的陽極及第一電感的一端相連，第二功率開關管的漏極與第二二極管的陽極及第二電感的一端相連，第一電感的另一端與第二電感的另一端相連。這種升壓型交錯并聯直流-直流變換器輸出電壓增益較小，功率開關管的電壓應力較大，功率開關管為硬開關工作，開關損耗較大，續流二極管的反向恢復電流較大，反向恢復損耗較大。

第六種是軟開關電路，因此，近年來，研究學者相繼研究了一些軟開關電路，主要有兩類：一類是通過附加有源功率開關和無源電感、電容等器件實現功率開關管的軟開關；另一類是通過附加二極管和無源電感、電容等器件實現功率開關管的軟開關，如附圖1所示。這兩類方法的雖然可以實現功率開關管的軟開關，但是外加電路復雜，而且不能降低功率開關管的電壓應力。

還有一種由電容、二極管、三極管構成的直流升壓矩陣電路，如附圖2所示，即輸出電源與矩陣的連接只在第一行電容的一端和最后一行電容的一端，輸入電源與矩陣只在第一列電容的一端和最后一列電容的一端通過三極管連接，同一行相鄰2列的電容由2只同向二極管并聯且相鄰2行的二極管為共用二極管，同一列的各個電容同向串聯且在最后一行電容的一端連接有2只二極管，通過適當的控制方法是能讓同一行的每只電容形成充電回路的2只三極管同時導通，且接于第一列電容的三極管和最后一列電容的三極管一一對應導通使得各行電容是輪流充電的。但這種升壓電路所需的開關、電容、二極管等元件太多，導致電路結構復雜、成本太高。

發明內容

本發明所要解決的技術問題，是針對前述背景技術中的缺陷和不足，提供一種實現升壓電路低電壓開關應力的控制方法，其基于的升壓電路損耗低，功率密度高。