[實用新型]一種基于倍壓單元的多輸入高增益Z源變換器

有效

• 申請號: 201720283005.9
• 申請日: 2017-03-22
• 公開（公告）號: CN206620049U
• 公開（公告）日: 2017-11-07
• 發明（設計）人: 陳艷峰;陳柱;張波;丘東元
• 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: 廣州市華學知識產權代理有限公司44245
• 代理人: 羅觀祥

技術領域

本實用新型涉及電力電子變換器的技術領域，尤其是指一種基于倍壓單元的多輸入高增益Z源變換器。

背景技術

隨著工業生產的快速發展，變換器在電能生產和變換的過程中起著橋梁的作用，其中尤以高增益、大功率的變換器為代表。而傳統的Boost電路受到寄生參數和其本身非線性特性的影響，電壓增益有限。近年來，彭方正、錢照明等學者提出了新的Z源變換器拓撲。盡管傳統的非隔離性Z源變換器拓撲和準Z 源變換器拓撲在低占空比實現電壓增益的提升，但是應對復雜的工業生產需求，其電壓輸出提升仍然受限。同時，在新能源領域和工業生產領域，往往需要多個輸入電源接口。傳統的拓撲由于多個電源輸入在同個位置串聯，一個電源故障可能導致整體的癱瘓，降低了電路運行的可靠性。

發明內容

本實用新型的目的在于克服現有技術的不足與缺點，提供了一種基于倍壓單元的多輸入高增益Z源變換器，適用于需要多輸入和高增益的電力電子電路。

為實現上述目的，本實用新型所提供的技術方案為：一種基于倍壓單元的多輸入高增益Z源變換器，所述Z源變換器包括依次相接的Z源升壓模塊、倍壓模塊、輸出模塊，所述Z源升壓模塊由第一電源、第二電源、第三電源、第四電源、第五電源、第一電感、第二電感、第一電容、第二電容、第一二極管和開關管構成，所述倍壓模塊由第二二極管、第三二極管、第三電容和第四電容構成，所述輸出模塊由第四二極管、第五電容和負載構成；所述第一電源的正極和第一二極管的陽極連接，其負極分別與第二電容的負極和第二電感的一端連接；所述第一二極管的陰極分別與第一電感的一端、第一電容的正極連接；所述第二電源的負極和第一電感的另一端連接，其正極分別與第二電容的正極、第五電源的負極連接；所述第五電源的正極分別與開關管的漏極、第二二極管的陽極和第三電容的負極連接；所述第三電源的負極分別與開關管的源極、第四電容的負極、第五電容的負極和負載的一端連接，其正極分別與第一電容的負極和第四電源的負極連接；所述第四電源的正極與第二電感的另一端連接；所述第二二極管的陰極分別與第三二極管的陽極和第四電容的正極連接；所述第三二極管的陰極分別與第三電容的正極和第四二極管的陽極連接；所述第四二極管的陰極分別與第五電容的正極和負載的另一端連接。

在單個輸入的情況下，所述Z源變換器只需要一個電源，其他電源短接或輸入值為零，即第一電源、第二電源、第三電源、第四電源和第五電源中保留任意一個電源作為輸入，而其他四個電源短接或輸入值為零；同理，在雙輸入的情況下，所述Z源變換器只需要兩個電源，其他電源短接或輸入值為零，即第一電源、第二電源、第三電源、第四電源和第五電源中保留任意兩個電源作為輸入，而其他三個電源短接或輸入值為零；同理，在三輸入的情況下，所述Z 源變換器只需要三個電源，其他電源短接或輸入值為零，即第一電源、第二電源、第三電源、第四電源和第五電源中保留任意三個電源作為輸入，而其他兩個電源短接或輸入值為零；同理，在四輸入的情況下，所述Z源變換器只需要四個電源，其他電源短接或輸入值為零，即第一電源、第二電源、第三電源、第四電源和第五電源中保留任意四個電源作為輸入，而其他電源短接或輸入值為零；同理，在五輸入的情況下，所述Z源變換器第一電源、第二電源、第三電源、第四電源和第五電源均保留。

所述第一電源和第一二極管依次串聯構成一個支路，在同一個支路內，該第一電源和第一二極管的位置能夠交換，但依據電流的流向必須是第一電源的正極串聯第一二極管的陽極，或第一二極管的陰極串聯第一電源的負極；所述第二電源和第一電感依次串聯構成一個支路，在同一個支路內，該第二電源和第一電感的位置能夠交換，但依據電流的流向必須是第一電感的另一端串聯第二電源的負極，或第二電源的正極串聯第一電感的一端；所述第四電源與第二電感的依次串聯構成一個支路，在同一個支路內，該第四電源和第二電感的位置能夠交換，但依據電流的流向必須是第四電源的正極串聯第二電感的另一端，或第二電感的一端串聯第四電源的負極。

本實用新型與現有技術相比，具有如下優點與有益效果：

1、本實用新型只用了一個開關管，實現了電壓增益的倍增，降低了二極管和開關管的電壓應力。

2、本實用新型提供了多個電源輸入接口，在新能源和工業生產等領域具有重要的意義。

附圖說明

圖1是本實用新型所述多輸入高增益Z源變換器的電路原理圖。

圖2a、圖2b分別是本實用新型所述多輸入高增益Z源變換器在開關管S 導通和關斷中兩個主要階段的等效電路圖，圖中實線表示變換器中有電流流過的部分，虛線表示變換器中無電流流過的部分。