[發(fā)明專利]一種開關(guān)電容型混合準Z源變換器

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710061845.5
• 申請日: 2017-01-26
• 公開（公告）號: CN106849643A
• 公開（公告）日: 2017-06-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張波;朱小全;丘東元
• 申請（專利權(quán)）人: 華南理工大學(xué)
• 主分類號: H02M3/07
• 分類號: H02M3/07;H02M1/32
• 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(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電力電子變換器技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種開關(guān)電容型混合準Z源變換器。

背景技術(shù)

隨著煤炭、石油等化石能源的大量消耗和環(huán)境污染的日益加劇，開發(fā)和利用新型的太陽能光伏、燃料電池等可再生清潔能源變得越來越重要。在這其中，高增益的DC/DC變換器由于能夠大幅提升相應(yīng)的直流電壓等級，因而被廣泛應(yīng)用于新能源發(fā)電系統(tǒng)當中。但是，在其他一些工業(yè)應(yīng)用場合，例如高壓氣體放電燈、X射線光片機直流電源等，高增益DC/DC變換器同樣也具有重要的應(yīng)用價值。但許多升壓DC/DC變換器由于受到占空比、發(fā)熱和損耗的限制，無法實現(xiàn)大幅度的升壓，如Boost變換器，其電壓增益為1/(1-D)，D為占空比，由于寄生參數(shù)的影響，其輸出電壓增益受到了限制；又如近幾年提出的Z源升壓DC-DC變換器，其電壓增益為1/(1-2D)，較Boost變換器有了一定的提高，但是其電壓增益仍有很大的提升空間，此外它還存在輸入輸出不共地、開關(guān)電壓應(yīng)力高等問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種開關(guān)電容型混合準Z源變換器。

本發(fā)明電路中具體包括輸入直流電壓源、混合準Z源網(wǎng)絡(luò)、開關(guān)電容網(wǎng)絡(luò)、第二MOS管、第三二極管、第五電容和負載電阻；所述混合準Z源網(wǎng)絡(luò)由第一電感、第二電感、第一電容、第二電容、第一二極管、第二二極管和第一MOS管構(gòu)成；所述開關(guān)電容網(wǎng)絡(luò)由第三電容、第四二極管、第四電容和第五二極管構(gòu)成。

本發(fā)明電路的具體連接方式為：所述輸入直流電壓源的一端分別與第一電感的一端和第二電容的負極連接；所述第一電感的另一端分別與第一電容的負極和第一二極管的陽極連接；所述第一二極管的陰極分別與第一MOS管的源極和第二電感的一端連接；所述第二電感的另一端分別與第二二極管的陽極、第一電容的正極、第二MOS管的漏極、第三二極管的陽極和第三電容的負極連接；所述第一MOS管的漏極分別與第二二極管的陰極和第二電容的正極連接；所述第三二極管的陰極分別與第四二極管的陽極、第四電容的負極和第五電容的正極連接；所述第四二極管的陰極分別與第三電容的正極和第五二極管的陽極連接；所述第五二極管的陰極分別與第四電容的正極和負載電阻的一端連接；所述負載電阻的另一端分別與第五電容的負極、第二MOS管的源極和輸入直流電源的負極連接。

該變換器穩(wěn)態(tài)輸出時的電壓增益G為：

其中V_o表示變換器負載側(cè)的輸出電壓，V_i為輸入直流電壓源的輸入電壓，D為占空比。

與現(xiàn)有技術(shù)相比本發(fā)明具有如下優(yōu)點：整個電路結(jié)構(gòu)簡單，控制方便，且相比于傳統(tǒng)的準Z源變換器(其輸出電壓增益為G＝1/(1-2D))和基于二極管二級拓展的準Z源升壓變換器(其對應(yīng)的輸出電壓增益為G＝1/(1-2D)/(1-D)²)，在相同的輸入電壓和占空比的情況下，具有更高的輸出電壓增益為G＝2(1-D)/(1-3D+D²)，且輸入與輸出之間共地，開關(guān)應(yīng)力較低，不存在電路啟動沖擊電流等，因此本發(fā)明電路具有很廣泛的應(yīng)用前景。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實例中所述的一種開關(guān)電容型混合準Z源變換器的電路圖。

圖2a、圖2b是圖1所示電路分別在第一MOS管和第二MOS管同時導(dǎo)通、第一MOS管和第二MOS管同時關(guān)斷時，在一個開關(guān)周期內(nèi)的主要工作模態(tài)圖。

圖3a是本發(fā)明實例中所述變換器與傳統(tǒng)準Z源變換器和基于二極管二級拓展的準Z源變換器的輸出電壓增益對比曲線圖。

圖3b是以V_i＝15V，占空比D＝0.25為例給出的本發(fā)明實例中電路的相關(guān)變量的仿真結(jié)果圖。

具體實施方式

以下結(jié)合實施例及附圖對本發(fā)明作進一步詳細的描述說明，但本發(fā)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(shù)，均是本領(lǐng)域技術(shù)人員可參照現(xiàn)有技術(shù)理解或?qū)崿F(xiàn)的。