[發明專利]一種高效率高增益變換器及其控制方法

有效

• 申請號: 202110360642.2
• 申請日: 2021-04-02
• 公開（公告）號: CN112886817B
• 公開（公告）日: 2021-11-12
• 發明（設計）人: 秦嶺;許興;錢天泓;田民;周磊;段冰瑩;沈家鵬;高娟;劉宇涵
• 申請（專利權）人: 南通大學
• 主分類號: H02M3/158
• 分類號: H02M3/158
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種高效率高增益變換器，其特征在于，包括直流電源U_in、輸入濾波電容C_in、第一電容C₁、第二電容C₂、第三電容C₃、第一電感L₁、第二電感L₂、第一開關管S₁、第二開關管S₂、第一二極管D₁、第二二極管D₂、輸出濾波電容C_o、直流負載R；

所述直流電源U_in的正極與所述輸入濾波電容C_in的正極、所述第一電感L₁的一端、所述第一二極管D₁的陽極連接；

所述第一電感L₁的另一端與所述第一開關管S₁的漏極、所述第一電容C₁的負極、所述第二電容C₂的正極連接；

所述第一二極管D₁的陰極與所述第一電容C₁的正極、所述第二二極管D₂的陽極連接；

所述第二電容C₂的負極與所述第二開關管S₂的源極、所述輸出濾波電容C_o的負極、所述直流負載R的一端連接；

所述第二二極管D₂的陰極與所述第二電感L₂的一端、所述第三電容C₃的正極連接；

所述第二電感L₂的另一端與所述輸出濾波電容C_o的正極、所述直流負載R的另一端連接；

所述直流電源U_in的負極與所述第三電容C₃的負極、所述第一開關管S₁的源極、所述第二開關管S₂的漏極、所述輸入濾波電容C_in的負極連接；

其中，所述第一開關管S₁與第二開關管S₂為自帶反向并聯二極管的金氧半場效晶體管；

其中，所述第一電感L₁的電流連續導通，且電感值滿足：

上式中，D為第一開關管S₁控制信號的占空比，U_in為輸入電壓，I_L1,max為輸入電流的最大平均值，f_s為開關頻率，δ％為第一電感L₁允許的最大電流脈動量與第一電感L₁最大平均電流的百分比；

其中，所述第二電感L₂的電流雙向線性變化，且電感值滿足：

上式中，I_o,max為輸出電流的最大平均值。

2.根據權利要求1所述的高效率高增益變換器，其特征在于，所述高效率高增益變換器的理想電壓增益G為：

3.根據權利要求1所述的高效率高增益變換器，其特征在于，所述高效率高增益變換器的各個功率管的電壓應力：

上式中，U_S1為第一開關管S₁承受的電壓應力，U_S2為第二開關管S₂承受的電壓應力，U_D1為第一二極管D₁承受的電壓應力，U_D2為第二二極管D₂承受的電壓應力，U_o為輸出電壓。

4.根據權利要求1～3任一項所述的高效率高增益變換器，其特征在于，所述直流電源U_in為光伏直流電源。

5.一種權利要求1～3任一項所述的高效率高增益變換器的控制方法，其特征在于，所述控制方法為：

將輸入電壓u_in的反饋值u_in,f與輸入電壓基準值u_in,ref比較，其誤差信號送至輸入電壓控制器；輸入電壓控制器的輸出信號u_r與單極性三角載波u_c交截，產生第一開關管S₁的PWM驅動信號u_gs1；將u_gs1取反，產生PWM驅動信號u_gs2，以控制第二開關管S₂。