[發明專利]一種采用抽頭電感和開關電感的準Z源變換器

在審

• 申請號: 201610070873.9
• 申請日: 2016-01-30
• 公開（公告）號: CN105763043A
• 公開（公告）日: 2016-07-13
• 發明（設計）人: 張波;沈瀚云;羅安
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: H02M3/155
• 分類號: H02M3/155
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 何淑珍

技術領域

本發明涉及DC/DC變換器領域，具體涉及一種采用抽頭電感和開關電感的準Z源變換器。

背景技術

在新能源發電中，燃料電池因其極高的發電效率、低噪聲、可連續工作等優點而受到研究人員的廣泛關注。針對燃料電池輸出電壓低、范圍寬、動態響應慢的缺點，首先需要在燃料電池和負載之間加入一級DC/DC變換器輸出穩定的高壓直流電，然后再經過逆變器輸出交流電。然而許多升壓DC/DC變換器受到占空比、寄生參數和損耗的限制，無法實現大幅度的升壓，如反激變換器，其電壓增益為nD/(1-D)，n為變壓器匝比，D為占空比，但由于寄生參數的影響，其增益受到限制；又如開關電感型準Z源變換器，其電壓增益為(1+D)/(1-2D-D²)，較Boost變換器有了一定的提高，但仍有提升的空間。

發明內容

本發明的目的在于克服上述現有技術的不足，提出一種采用抽頭電感和開關電感的準Z源變換器。

本發明電路中具體包括直流輸入電源、匝比為1:n的變壓器、第一二極管、第二二極管、第三二極管、第一電容、第二電容、第四二極管、第一電感、第二電感、第五二極管、第六二極管、開關管、第七二極管、輸出電容和負載。

本發明電路具體的連接方式為：所述的直流輸入電源V_in的正極與變壓器原邊的同名端連接。所述的變壓器原邊的異名端與變壓器副邊的同名端和第一二極管的陽極連接。所述的變壓器副邊的異名端與第二二極管的陽極連接。所述的第二二極管的陰極與第一二極管的陰極、第二電容的一端和第三二極管的陽極連接。所述的第三二極管的陰極與第一電容的一端、第一電感的一端和第四二極管的陽極連接。所述的第四二極管的陰極與第五二極管的陰極和第二電感的一端連接。所述的第五二極管的陽極與第一電感的另外一端和第六二極管的陽極連接。所述的第六二極管的陰極與第二電感的另外一端、第二電容的另外一端、開關管的漏極和第七二極管的陽極連接。所述的第七二極管的陰極與輸出電容的一端和負載的一端連接。所述的輸出電容與負載并聯。所述的直流輸入電源V_in的負極與第一電容的另外一端、開關管的源極、輸出電容的另外一端和負載的另外一端連接。

與現有技術相比，本發明電路具有的優勢為：相比于傳統的反激變換器(其輸出電壓為)和開關電感型準Z源變換器(其輸出電壓為)等DC/DC變換器，在相同的占空比和輸入電壓的情況下，具有更高的輸出電壓，輸出電壓為在相同的輸入電壓和輸出電壓條件下，本發明電路只需要較小的占空比就可以將低等級電壓升至高等級的電壓，而且輸入輸出共地、輸入電流連續等，因此本發明電路具有很廣泛的應用前景。

附圖說明

圖1為一種采用抽頭電感和開關電感的準Z源變換器結構圖。

圖2為一個開關周期主要元件的電壓電流波形圖。

圖3a、圖3b為一個開關周期內不同階段的電路模態圖。

圖4為實例中本發明的電路、反激變換器和開關電感型準Z源變換器的增益V_out/V_in隨占空比D變化的波形圖。

具體實施方式

以下結合實施例及附圖對本發明作進一步詳細的描述說明，但本發明的實施方式不限于此。需指出的是，以下若有未特別詳細說明之過程或參數，均是本領域技術人員可參照現有技術理解或實現的。

本發明的基本拓撲結構和各主要元件電壓電流參考方向如圖1所示。為了驗證方便，電路結構中的器件均視為理想器件。開關管S的驅動信號v_GS、第一二極管D₁電流i_D1、第二二極管D₂電流i_D2、第三二極管D₃電流i_D3、第四二極管D₄電流i_D4、第五二極管D₅電流i_D5、第六二極管D₆電流i_D6、第七二極管D₇電流i_D7、變壓器T的勵磁電感L_m電流i_Lm、第一電感L₁電流i_L1、第二電感L₂電流i_L2、第一電容C₁電壓V_C1、第二電容C₂電壓V_C2的波形圖如圖2所示。