[實用新型]燃料電池和光伏發(fā)電用的共地型隔離高增益準Z源變換器

有效

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• 申請日: 2017-09-30
• 公開（公告）號: CN207283412U
• 公開（公告）日: 2018-04-27
• 發(fā)明（設計）人: 張波;朱小全;丘東元
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: H02M3/335
• 分類號: H02M3/335;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

技術領域

本實用新型涉及電力電子變換器技術領域，具體涉及一種適用于燃料電池和光伏發(fā)電的共地型隔離高增益準Z源直流變換器。

背景技術

近年來，隨著經濟的發(fā)展，能源需求的日益增加以及由傳統(tǒng)化石能源所引起的環(huán)境污染問題變得日趨嚴重。為了實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，人們開始關注可再生的清潔新能源的發(fā)展和應用。新能源發(fā)電就是應用之一，可再生能源發(fā)電主要包括有水利、太陽能、風能、燃料電池等。但是由于燃料電池和太陽能光伏電池板的輸出電壓等級較低且波動范圍較大，不能滿足現(xiàn)有一些用電設備和并網的要求，故通常需要經過升壓DC/DC變換器將低壓電轉換為穩(wěn)定的高壓直流電，然后再經過逆變器并網。近幾年相關學者提出了Z源DC-DC變換器和開關升壓DC-DC變換器，雖然它們各自分別利用Z源阻抗網絡和開關升壓網絡實現(xiàn)了輸出電壓的提升，但是由于寄生參數和損耗的限制，它們對應的電壓增益仍有很大的提升空間，且在很多應用場合中往往存在需要變換器的輸出和輸入之間實現(xiàn)電隔離，因此隔離型的高增益DC-DC變換器的研究和發(fā)展變得越來越重要。

實用新型內容

本實用新型的目的在于克服上述現(xiàn)有技術的不足，提供一種適用于燃料電池和光伏發(fā)電的具有更高輸出電壓增益的共地型隔離準Z源DC-DC變換器，具體技術方案如下。

本實用新型的適用于燃料電池和光伏發(fā)電的共地型隔離高增益準Z源直流變換器，具體包括輸入直流電壓源，由第一電感、第一電容、第一二極管、第二電感和第二電容構成的準Z源網絡，由第二二極管、第三二極管、第三電容、第三MOS管和第四MOS管構成的準開關升壓單元，第一MOS管,第二MOS管，變比為1:n的高頻變壓器T，由第四電容C_o1，第五電容C_o2，第四二極管D_o1和第五二極管D_o2構成的倍壓整流器和負載電阻R_L。

進一步地，所述直流輸入電壓源的一端與第一電感的一端連接；所述第一電感的另一端分別與第一二極管的陽極和第一電容的負極連接；所述第一二極管的陰極分別與第二電感的一端和第二電容的正極連接；所述第二電感的另一端分別與第二二極管的陽極、MOS管的漏極以及第一電容的正極連接；所述第二二極管的陰極分別與第三電容的正極和第一MOS管的漏極連接；所述第三電容的負極分別與第四MOS管的源極和第三二極管的陽極連接；所述第一MOS管的源極分別與高頻變壓器的一次側正極性輸入端和第二MOS管的漏極連接；所述第三二極管的陰極分別與第二MOS管的源極、第二電容的負極以及輸入直流電源的負極連接；所述第三MOS管的源極分別與第四MOS管的漏極和高頻變壓器的一次側負極性輸入端連接；所述第四電容的正極分別與第四二極管的陰極和負載的一端連接；所述第四電容的負極分別與變壓器二次側的正極性端和第五電容的正極連接；所述第五電容的負極分別與第五二極管的陽極和負載的另一端連接；所述第五二極管的陰極分別與第四二極管的陽極和變壓器二次側的負極性端連接。

與現(xiàn)有技術相比本實用新型具有如下優(yōu)點：開發(fā)利用到了準開關升壓單元里面隱藏的一個MOS管，無需再額外添加功率開關管就可以實現(xiàn)一個全橋結構，結構簡單，控制方便；且相比于傳統(tǒng)的隔離型級聯(lián)準Z源DC-DC變換器(其輸出電壓增益為G＝2n/(1-3D))，在相同的輸入電壓和占空比的情況下，本實用新型電路可以在少用一個電感和電容的情況下，具有更高的輸出電壓增益為G＝2n/(1-4D)。且輸入電源電流連續(xù)，不存在電路啟動沖擊電流等，因此本實用新型電路具有很廣泛的應用前景。

附圖說明

圖1是本實用新型所述的一種共地型隔離高增益準Z源DC-DC變換器的實施例的電路圖；

圖2a、圖2b、圖2c、圖2d是圖1所示電路圖在一個開關周期內的主要工作模態(tài)圖。

圖3a是本實用新型所述變換器與傳統(tǒng)的隔離型級聯(lián)準Z源DC-DC變換器的輸出電壓增益對比曲線圖。

圖3b以V_dc＝10V，占空比D＝0.2，高頻變壓器的變比n＝1為例給出了本實用新型電路中相關變量的仿真結果圖和電感電流i_L1和i_L2的波形以及高頻變壓器一次側輸入電壓V_pr的波形。

具體實施方式

以下結合實施例及附圖對本實用新型作進一步詳細的描述說明，但本實用新型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(xiàn)有技術理解或實現(xiàn)的。