[發(fā)明專(zhuān)利]一種具有自平衡能力、寬占空比控制交錯(cuò)高增益DC/DC變換器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710253583.2
• 申請(qǐng)日: 2017-04-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107124102B
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-04-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 胡雪峰;章家?guī)r;吳貴洋;陳浩;李玉楊
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 安徽工業(yè)大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H02M3/156
• 分類(lèi)號(hào): H02M3/156
• 代理公司: 南京知識(shí)律師事務(wù)所32207
• 代理人: 蔣海軍,代群群

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，尤其涉及一種具有自平衡能力、寬占空比控制交錯(cuò)高增益DC/DC變換器。

背景技術(shù)

全球一次性化石能源逐漸枯竭，且在使用過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生溫室氣體、空氣污染等一系列環(huán)境問(wèn)題，為緩解以上問(wèn)題，光伏、燃料電池等綠色能源并網(wǎng)發(fā)電受到了廣泛重視。然而這些能源的輸出電壓普遍較低，因此在低壓可再生能源并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中需要具有高升壓功能的直流功率變換器。而傳統(tǒng)Boost變換器易受電路寄生參數(shù)的限制，升壓增益特性受限。

現(xiàn)有技術(shù)中，采用三繞組耦合電感實(shí)現(xiàn)的交錯(cuò)并聯(lián)DC/DC變換器能夠取得高電壓增益，同時(shí)還具備低輸入電流紋波、低開(kāi)關(guān)器件電壓應(yīng)力、高轉(zhuǎn)換效率等特點(diǎn)，正成為近年來(lái)研究的熱點(diǎn)之一。其中，現(xiàn)有的非隔離型三繞組耦合電感交錯(cuò)并聯(lián)DC/DC變換器每相中將耦合電感其中一個(gè)副邊與另一耦合電感的一個(gè)副邊直接相連接，再與電容、二極管、開(kāi)關(guān)管構(gòu)成倍壓回路，提高了電壓增益，減小了輸入、輸出電流紋波，還具有良好的自動(dòng)均流能力，然而該種類(lèi)型的變換器工作狀態(tài)受到占空比限制，需工作在占空比大于0.5的開(kāi)關(guān)狀態(tài)，實(shí)際應(yīng)用中受到諸多因素的影響，占空比的適用范圍進(jìn)一步受到限制，無(wú)法廣泛適用；而如果采用獨(dú)立的啟動(dòng)控制電路使兩開(kāi)關(guān)管同步運(yùn)行來(lái)降低輸入浪涌電流，不僅增加了變換器控制的復(fù)雜性，而且限制了電壓增益調(diào)節(jié)的靈活度，降低了變換器的動(dòng)態(tài)性能。

中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利，公布號(hào)：103618446A，公開(kāi)日：2014年3月5日，該發(fā)明公開(kāi)了一種帶耦合電感和開(kāi)關(guān)電容的無(wú)源箝位并聯(lián)型升壓變換器，包括兩個(gè)功率開(kāi)關(guān)管、兩個(gè)續(xù)流二極管、兩個(gè)開(kāi)關(guān)電容、兩個(gè)輸出二極管、一個(gè)輸出電容、兩個(gè)箝位二極管、兩個(gè)箝位電容和兩個(gè)三繞組耦合電感。利用兩個(gè)三繞組耦合電感的漏感來(lái)實(shí)現(xiàn)功率開(kāi)關(guān)管的零電流開(kāi)通，并控制二極管中電流下降速率，從而解決二極管在關(guān)斷時(shí)的反向恢復(fù)問(wèn)題。利用箝位二極管和箝位電容組成無(wú)源電路實(shí)現(xiàn)了功率開(kāi)關(guān)管的軟關(guān)斷和漏感能量的無(wú)損轉(zhuǎn)移，其中箝位二極管不串聯(lián)在功率回路中，可減少二極管的導(dǎo)通損耗，箝位電容交錯(cuò)放置，實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)交錯(cuò)支路的電流均衡。利用兩個(gè)三繞組耦合電感的第二、三繞組實(shí)現(xiàn)了變換器的高增益輸出，整個(gè)變換器功率損耗小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔。其不足之處是，占空比可調(diào)范圍小，若采用獨(dú)立的啟動(dòng)控制電路增加了電路控制成本，應(yīng)用范圍窄。

發(fā)明內(nèi)容

1.發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的直流變換器調(diào)節(jié)增益時(shí)存在占空比可控范圍小的問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種具有自平衡能力、寬占空比控制交錯(cuò)高增益DC/DC變換器。它可以在較寬占空比范圍內(nèi)對(duì)增益進(jìn)行調(diào)節(jié)，且具備自平衡能力。

2.技術(shù)方案

為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供的技術(shù)方案為：

一種具有自平衡能力、寬占空比控制交錯(cuò)高增益DC/DC變換器，電源U_in的正極與耦合電感T1的原邊繞組電感L_1a同名端和耦合電感T2的原邊繞組電感L_2a同名端連接，U_in的負(fù)極接地，其中，耦合電感T1的原邊繞組電感L_1a的非同名端與電容C₁的一端、開(kāi)關(guān)管S₁漏極和二極管D₁的陽(yáng)極連接，開(kāi)關(guān)管S₁源極接地，二極管D₁的陰極與電容C₂的一端、耦合電感T1的副邊繞組電感L_1c的同名端連接，電容C₂的另一端接地，耦合電感T1的副邊繞組電感L_1c的非同名端與二極管D₂的陽(yáng)極連接，二極管D₂的陰極與二極管D_o2的陽(yáng)極和耦合電感T2的副邊繞組電感L_2b非同名端均連接；

電容C₁的另一端與耦合電感T1的副邊繞組電感L_1b的同名端連接，耦合電感T1的副邊繞組電感L_1b的另一端與二極管D_o1的陽(yáng)極和二極管D₄的陰極連接，二極管D_o1的陰極與二極管D_o2的陰極、輸出電容C_o的一端和電阻R的一端連接，輸出電容C_o的另一端和電阻R的另一端均接地；