[發明專利]一種耦合電感準Z源DC/DC變換器

有效

• 申請號: 201810463288.4
• 申請日: 2018-05-15
• 公開（公告）號: CN108599569B
• 公開（公告）日: 2019-07-09
• 發明（設計）人: 胡雪峰;譚國東;馬朋輝;陳浩
• 申請（專利權）人: 安徽工業大學
• 主分類號: H02M3/158
• 分類號: H02M3/158;H02M1/32
• 代理公司: 安徽知問律師事務所 34134
• 代理人: 侯曄

本發明公開了一種耦合電感準Z源DC/DC變換器，屬于電力電子變換器技術領域。電源V_in的正極與電感L的一端連接，V_in的負極接地，電感L的另一端與二極管D₁的陽極和電容C₂的一端相連接，二極管D₁的陰極與耦合電感T的原邊繞組同名端、電容C₁的一端和二極管D₂的陽極相連接，電容C₁的另一端接地，電容C₂的另一端與耦合電感T的原邊繞組的非同名端、開關管S的第一端和耦合電感T的副邊繞組的同名端相連接，開關管S的第二端接地，耦合電感T的副邊繞組的非同名端與電容C₃的一端連接。針對現有技術的準Z源DC/DC變換器調節電壓增益時存在占空比可控范圍小的問題，它可以在較寬占空比范圍內對電壓增益進行調節。

技術領域

本發明涉及電力電子變換器技術領域，尤其涉及一種耦合電感準Z源DC/DC變換器。

背景技術

近年來，光伏、燃料電池等低壓可再生能源發電系統、不間斷電源、電動汽車等領域的迅速發展，致使高增益直流變換技術得到廣泛專注。但由于傳統Boost變換器易受元器件寄生參數的影響，在實際應用中難以達到高增益、高效率的直流變換技術。為更好地滿足高增益直流變換場合，現有技術中，準Z源DC/DC變換器能夠取得高電壓增益。同時，還具有輸入輸出共地、輸入電流連續等優點。為進一步提高準Z源DC/DC變換器的電壓增益，現有技術中多采用引入耦合電感、抽頭變壓器以及倍壓單元等方式，但普遍存在以下問題：增益提高的倍率較低，開關器件應力大，損耗大，使用壽命低，占空比可控范圍小，致使輸出電壓可提升的空間有限，在實際應用中受到諸多限制，普遍適用性差。

中國發明專利，公布號：105763044A，公開日：2016年7月13日，該發明公開了一種抽頭電感型準Z源變換器。將一匝比為1：n的變壓器引入到準Z源DC/DC變換器中，提高了變換器的電壓增益，其不足之處在于：1)該電路的占空比工作范圍受到進一步的限制，在匝比n＝1的情況下，最大工作占空比D_max僅為若匝比n更大，最大工作占空比D_max將更小，導致變換器的可調占空比的工作范圍小；2)該專利利用電感與電容及二極管所形成倍壓單元模塊來進行能量傳輸，因耦合電感和電容僅在占空比所在工作周期內(開關管導通期間，詳見該專利的附圖2)儲能，加之可調占空比的工作范圍小，所以耦合電感和電容儲能少，能量傳輸容量有限，僅在一定程度上提高了電壓增益，幅度不大。

中國發明專利，公布號：105763045A，公開日：2016年7月13日，該發明公開了一種耦合電感型準Z源變換器。該發明將耦合電感引入到傳統準Z源DC/DC變換器中，變換器具有較高的電壓增益，通過較小的占空比控制就可將較低的輸入電壓提升至較高的輸出電壓。其不足之處在于：1)該專利在耦合電感的匝比n＝1的情況下，最大工作占空比D_max僅為1/3，若耦合電感的匝比設定繼續增大，最大工作占空比D_max會繼續減小，可調占空比的工作范圍小，在變換器實際應用中需格外注意，以防溢出占空比工作范圍，造成電路損毀的事故，實際應用中對控制方式要求高，推廣范圍小，應用難度大；2)該專利利用耦合電感的原級和次級、電容和二極管形成倍壓單元模塊來進行能量傳輸，因耦合電感和電容僅在占空比所在工作周期內(開關管導通期間，詳見該專利的附圖2)儲能，加之可調占空比的工作范圍小，所以耦合電感和電容儲能少，能量傳輸容量有限，僅在一定程度上提高了電壓增益，幅度不大。