[發明專利]一種高增益電壓型準Y源直流-直流變換器

有效

• 申請號: 201910074597.7
• 申請日: 2019-01-25
• 公開（公告）號: CN109818494B
• 公開（公告）日: 2020-11-17
• 發明（設計）人: 房緒鵬;丁曉康;張煒爍
• 申請（專利權）人: 山東科技大學
• 主分類號: H02M3/156
• 分類號: H02M3/156
• 代理公司: 北京慕達星云知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11465
• 代理人: 王鵬

本發明公開了一種高增益電壓型準Y源直流?直流變換器，結合Y源網絡和Boost阻抗網絡，利用Y源網絡中的三繞組變壓器靈活地確定電路電壓增益，并可以在相同的占空比下實現更高的升壓。從而改進傳統Boost變換器只能通過提高占空比來得到較高的輸出電壓，但同時會導致輸出二極管和開關管的電流峰值增大，導通損耗及電容沖擊變大，電路的變換效率低和使用壽命短的問題，使得變換器具有高變換效率、高電壓增益的優點，并且電路結構簡單可靠。

技術領域

本發明涉及直流-直流變換器技術領域，更具體的說是涉及一種高增益電壓型準Y源直流-直流變換器。

背景技術

隨著人類社會的發展，工業生產導致全世界的能源消耗越來越多，以化石燃料為代表的不可再生能源儲備迅速減少導致供應短缺現象日益嚴重。因此可再生能源以其清潔、可持續發展的特點成為眾多學者研究的熱點，而對于新能源的發電方式，無論是光伏發電，還是燃料電池發電，其輸出電壓波動較大，所以需要通過高增益比的直流-直流變換電路保證輸出電壓為較高的穩定直流電壓。目前，應用廣泛的直流-直流變換器包括直接式電路和變壓器隔離式電路，它們可以實現直流電壓的變換，但同時存在功率開關共態導通或關斷時會引起電源的短路或開關器件的過壓擊穿、可靠性差以及升壓能力比較低的缺點。而基于傳統阻抗源變換器思想的電壓型/電流型阻抗源直流變換器可以克服前述電路可靠性差的缺陷，但是其升壓能力有限，若要進一步提升電壓增益，則需要進行阻抗源網絡的級聯，這樣不僅使得電路成本大大提高，也使得變換器的控制相對復雜。

因此，如何提供一種電壓增益高、電路簡單同時可靠性高的直流-直流變換器是本領域技術人員亟需解決的問題。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了基于Y源變換器思想的一種高增益電壓型準Y源直流-直流變換器，將Y源網絡與傳統Boost阻抗網絡相結合，可以實現無級調節輸出直流電壓，同時避免功率開關共態導通時造成電源短路以及開關器件的損壞，電路結構簡單，體積小、重量輕、升壓能力強并且可靠性高。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種高增益電壓型準Y源直流-直流變換器，包括，直流電壓源、電力電子開關、Boost網絡、準Y源網絡和直流負載；所述直流電壓源連接所述電力電子開關、所述Boost網絡、所述準Y源網絡和所述直流負載；所述準Y源網絡嵌入連接至所述Boost網絡中；所述Boost網絡連接所述直流負載；所述電力電子開關連接所述Boost網絡和所述準Y源網絡。

優選的，所述準Y源網絡由電感L₁、三繞組耦合電感、電容器C₁和電容器C₂構成；所述電感L₁連接所述電容器C₁和所述三繞組耦合電感；所述三繞組耦合器與所述電容器C₂相連。

優選的，設置有兩個所述電力電子開關，所述電力電子開關為IGBT模塊、功率MOSFET或由功率二極管和全控型電力電子器件反并聯構成。

優選的，所述直流電壓源為蓄電池組、燃料電池、分布式電源或經過不可控整流濾波的交流電源。

優選的，兩個所述電力電子開關采用互補式通斷控制方式，實現電路的簡單控制。

優選的，所述電力電子開關通過調節占空比來調節輸出電壓增益，同時也可以通過選擇合適的耦合電感的匝數比來適當的提高變換器的增益比。

優選的，所述準Y源網絡中的所述三繞組耦合電感采用E型磁芯，縮小了電路的體積，同時在一定程度上減小了漏感，降低了漏感對電路的影響。

優選的，所述一種高增益電壓型準Y源直流-直流變換器具有直通和非直通兩種工作狀態。