[發(fā)明專利]一種單管高增益零紋波DC-DC變換器

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811529148.9
• 申請日: 2018-12-14
• 公開（公告）號: CN109672332A
• 公開（公告）日: 2019-04-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王攀攀;段森;童志剛;張陽
• 申請（專利權(quán)）人: 中國礦業(yè)大學(xué)
• 主分類號: H02M3/07
• 分類號: H02M3/07;H02M1/14
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明公開了一種單管高增益零紋波DC?DC變換器，包括直流輸入電源、第一電感L₁、無源零紋波電路、開關(guān)管S、第三電容C₃、倍壓單元、第三二極管D₀、第六電容C₀和負(fù)載R。前述無源零紋波電路包括第二電感L₂、第一電容C₁、第二電容C₂及第一耦合電感T₁；倍壓單元包括第二耦合電感T₂、第四電容C₄、第五電容C₅、第一二極管D₁及第二二極管D₂。本發(fā)明具有較高的升壓能力，能夠在不受占空比的限制下實(shí)現(xiàn)輸入電流零紋波，且電路結(jié)構(gòu)簡單，開關(guān)管電壓應(yīng)力低，適用于燃料電池等新能源構(gòu)成的并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電力電子直流變換器技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種單管高增益零紋波DC/DC變換器。

背景技術(shù)

隨著對煤炭、石油等不可再生資源的持續(xù)開采，全球能源危機(jī)與環(huán)境危機(jī)日趨嚴(yán)重，當(dāng)前，發(fā)展以光伏板、燃料電池等清潔能源構(gòu)成的并網(wǎng)發(fā)電技術(shù)對緩解能源危機(jī)具有重要意義。然而，太陽能電池板、燃料電池的輸出電壓一般低于50 V，因此在并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中，為滿足逆變器輸入側(cè)所需電壓，高增益DC/DC變換器不可缺少，并且光伏板、燃料電池的發(fā)電效率及使用壽命受到變換器輸入電流紋波的影響，因此研究如何降低變換器的輸入電流紋波十分重要。

目前，提高變換器電壓增益的主要方法有：1）開關(guān)電容方法，在變換器中引入開關(guān)電容網(wǎng)絡(luò)，但是其電容充放電容易引起電流尖峰問題；2）開關(guān)電感方法，在變換器中引入開關(guān)電感單元，但開關(guān)管為硬開關(guān)狀態(tài)，變換器效率較低；3）變換器級聯(lián)方法，把前級變換器輸出作為下一級變換器輸入，從而將多個(gè)變換器串聯(lián)起來，但是其控制電路復(fù)雜且輸出二極管、后級變換器的開關(guān)管電壓應(yīng)力高。

另一個(gè)亟待解決的問題是輸入電流的紋波較大，主要的解決方法有：1）交錯(cuò)并聯(lián)的方法，但該方法只有在固定占空比下才能實(shí)現(xiàn)零紋波，且使用兩個(gè)開關(guān)管，控制復(fù)雜；2）輸入側(cè)加入電感的方法，但該方法導(dǎo)致變換器的響應(yīng)速度變慢；3）電感耦合的方法，但該方法需要設(shè)計(jì)合理的耦合系數(shù)，變壓器制作難度較大。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種單管高增益零紋波DC/DC變換器。它的輸入電流可以在不受占空比的限制下實(shí)現(xiàn)零紋波，并且采用耦合電感倍壓單元方法使其升壓能力顯著提高。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種單管高增益零紋波DC/DC變換器，包括直流輸入電源、第一電感、開關(guān)管，第三電容，第三二極管，第六電容、負(fù)載和以第二電感、第一電容、第二電容及第一耦合電感構(gòu)成的無源零紋波電路及以第二耦合電感、第四電容、第五電容、第一二極管及第二二極管構(gòu)成的倍壓單元。