[發明專利]一種對分升壓式高升壓比DC/DC變換器

在審

• 申請號: 202110273589.2
• 申請日: 2021-03-12
• 公開（公告）號: CN113014089A
• 公開（公告）日: 2021-06-22
• 發明（設計）人: 張超;張加勝
• 申請（專利權）人: 張超;張加勝
• 主分類號: H02M3/156
• 分類號: H02M3/156;H02M1/14;H02J3/38
• 代理公司: 濟南舜源專利事務所有限公司 37205
• 代理人: 孟繁修;苗峻

本發明提供了一種對分升壓式高升壓比DC/DC變換器新型電路拓撲，將高輸出直流電壓分散到相互反對稱的兩個升降壓單元輸出串聯實現，而兩個升降壓單元輸入端并聯，共用同一輸入電壓源，從而降低功率器件的電壓、電流應力和開關損耗，增大高升壓比DC/DC變換效率，輸出功率及電壓調節范圍也加寬。該變換電路輸出電壓U_d由變換控制器對稱交錯半周期調節T₁、T₂兩只開關管PWM占空比來決定。通過兩開關管對稱交錯半周期輪換導通，使輸出電壓紋波頻率達開關頻率的2倍，既有利于降低輸出直流電壓脈動紋波，又減小輸出電容的容量和體積。適用于新能源光伏發電及直流微電網等直流工作電壓及升壓比要求較高的電力電子直流變換應用場合。

技術領域

本發明涉及一種對分升壓式高升壓比DC/DC變換器新型電路拓撲結構，屬于電力電子變換及新能源發電技術領域。

背景技術

在光伏發電及并網系統中，通常采用Boost升壓式DC/DC變換器將較低的光伏電池電壓轉換到電壓等級較高的直流母線或直流微電網，然后經過逆變器為獨立的交流負載供電，或者經過并網逆變器饋送到交流電網。

傳統的Boost型DC/DC變換器通過調節占空比實現升壓變換，其升壓比理論上可以在1～∝范圍內改變，但實際上當升壓比超過約4以上時，隨著占空比的增加，二極管的反向恢復損耗和開關管關斷損耗都加大，系統效率明顯降低，尤其是功率較大的Boost變換器此問題更加突出，一般實際應用中升壓比限制在4左右。

現有的交錯控制雙Boost型直流變換器雖然增大了輸出功率，減小了輸入、輸出紋波，但由于雙Boost輸入、輸出均為并聯，電路中各開關管與二極管的電壓、電流應力與傳統Boost變換器相同。在分布式光伏發電并網系統中，發明具有高升壓比的高效能DC/DC變換器具有重要的實際意義。

發明內容

為了解決上述技術問題，本發明提供了一種具有高升壓比的對分升壓式DC/DC變換器。該直流變換器針對傳統的Boost型DC/DC變換器存在的一個明顯的缺點，即，盡管通過調節占空比，其升壓比理論上可以在1～∝范圍內改變，但實際上當升壓比較高時，隨著占空比的增加，器件損耗加大，系統效率明顯降低，也限制了其輸出功率，為了克服DC/DC變換器由于高升壓比運行會導致功率器件電壓、電流應力及開關損耗增大和變換效率降低等問題，并且提高輸出功率及電壓調節范圍，本發明提出了一種高升壓比DC/DC變換器建構方式，將高輸出直流電壓分散到N個同類升降壓單元輸出串聯實現。本發明所采用的技術方案如下：

一種對分升壓式高升壓比DC/DC變換器，包括：N個同類升降壓單元，將高輸出直流電壓分散到N個同類升降壓單元輸出串聯實現，N為大于1的整數，所述的N個同類升降壓單元的輸入端并聯，共用同一輸入電壓源，并且通過對N個同類升降壓單元交錯PWM控制來減小輸出直流電壓脈動紋波。

具體而言，本發明提出了一種對分升壓式高升壓比DC/DC變換器新型電路拓撲結構，將高輸出直流電壓分散到相互反對稱的兩個升降壓單元輸出串聯實現，而兩個升降壓單元輸入端并聯，共用同一輸入電壓源，并通過對兩個升降壓單元對稱交錯半周期PWM控制來減小輸出直流電壓脈動紋波，從而降低了功率器件的電壓、電流應力和開關損耗，增大了高升壓比DC/DC變換效率，輸出功率及電壓調節范圍加寬。

針對傳統Boost型DC/DC變換器存在的技術問題，本發明采用的具體技術方案歸納如下：

一種對分升壓式高升壓比DC/DC變換器，包括升降壓變換單元、升降壓對偶變換單元、輸入直流電壓源支路和輸出直流電壓支路；