[發明專利]一種基于開關電感的準開關升壓DC/DC變換器

在審

• 申請號: 201710371906.8
• 申請日: 2017-05-24
• 公開（公告）號: CN107104590A
• 公開（公告）日: 2017-08-29
• 發明（設計）人: 張波;金林;丘東元;鄭泰山
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: H02M3/07
• 分類號: H02M3/07
• 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，具體涉及一種基于開關電感的準開關升壓DC/DC變換器。

背景技術

隨著能源效率越來越受到重視，新能源發電取得了長足的發展，然而像太陽能，風能和燃料電池等清潔能源發電的輸出直流電壓一般較低，無法直接用于逆變并網或某些高電壓等級的負載供電，因此，需要高增益的DC/DC變換器來將低輸出電壓進行抬升。傳統的Boost變換器因為結構簡單常被用于升壓電路，但要實現高增益，其開關管的占空比往往較大，這不利于系統的能源轉換效率的提高。近年所提出的準開關升壓網絡，僅含用一個電感和一個電容，可以實現和傳統Z源網絡相同的升壓能力，而將準開關升壓網絡用于DC-DC電路中，對其進行適當的改造，結合相應的開關電感升壓技術，可以使其升壓能力得到進一步的提升。

發明內容

本發明的目的在于克服上述現有技術的不足，提出一種基于開關電感的準開關升壓DC/DC變換器，具體技術方案如下。

一種基于開關電感的準開關升壓DC/DC變換器，包括第一二極管、第一開關管、直流輸入電源、第一電感、第二二極管、第三二極管、第四二極管、第二電感、第五二極管、電容、第六二極管、第二開關管、輸出電容和負載；所述的第一二極管的陰極與直流輸入電源的負極和第一開關管的源極連接；所述的直流輸入電源的正極與第一電感的一端、第二二極管的陽極和第六二極管陽極連接；所述的第一電感的另一端與第三二極管的陽極、第四二極管的陽極連接；第三二極管的陰極與第二電感的一端、第二二極管的陰極連接；所述的第二電感的另一端與第四二極管陰極、第五二極管的陽極、第二開關管的漏極連接；所述的輸出電容的一端、第六二極管的陰極和負載的一端連接；所述的第五二極管的陰極與第一開關管的漏極和電容的一端連接；所述電容的另一端與第一二極管的陽極、第二開關管的源極、輸出電容的另一端和負載的另一端連。

本發明電路具體的連接方式為：所述的第一二極管的陰極與直流輸入電源的負極和第一開關管的源極連接；所述的直流輸入電源的正極與第一電感的一端、第二二極管的陽極和第六二極管陽極連接；所述的第一電感的另一端與第三二極管的陽極、第四二極管的陽極連接；第三二極管的陰極與第二電感的一端、第二二極管的陰極連接；所述的第二電感的另一端與第四二極管陰極、第五二極管的陽極、第二開關管的漏極連接；所述的輸出電容的一端、第六二極管的陰極和負載的一端連接；所述的第五二極管的陰極與第一開關管的漏極和電容的一端連接；所述電容的另一端與第一二極管的陽極、第二開關管的源極、輸出電容的另一端和負載的另一端連。

該變換器穩態輸出時的電壓增益G為：

其中V_o表示變換器負載側的輸出電壓，V_i為輸入直流電壓源，D為占空比。

與現有技術相比，本發明電路具有如下優點和技術效果：相比于傳統的Z源升壓DC/DC變換器和開關電感型準Z源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，即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，而且結構簡單，兩個開關管同步工作，控制方便，開關管和二極管的電壓應力小，工作效率高，因此本發明電路具有很廣泛的應用前景。

附圖說明

圖1是一種基于開關電感的準開關升壓DC/DC變換器電路圖。

圖2是一個開關周期主要元件的電壓電流波形圖。

圖3a、圖3b是圖1所示電路分別在第一開關管和第二開關管同時導通、第一開關管和第二開關管同時關斷時，在一個開關周期內電路模態圖。

圖4是本發明實例中所述變換器與開關電感型準Z源DC/DC變換器、Z源升壓DC/DC變換器和Boost變換器的V_o/V_i隨占空比D變化的波形圖。

圖5是本發明電路在D＝0.25時穩態工作的相關變量的MATLAB/simulink仿真波形圖。

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。