[發明專利]一種實現輸入輸出低紋波的升壓變換電路及變換器

有效

• 申請號: 202110377737.5
• 申請日: 2021-04-08
• 公開（公告）號: CN113098245B
• 公開（公告）日: 2022-04-05
• 發明（設計）人: 羅朋;郭磊;劉大召
• 申請（專利權）人: 廣東海洋大學
• 主分類號: H02M1/14
• 分類號: H02M1/14;H02M3/04;H02M3/155;H02M3/158
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 劉瑤云;陳偉斌

本發明提出一種實現輸入輸出低紋波的升壓變換電路及變換器，涉及電力電子變換的技術領域，解決了如何同時兼顧降低輸入輸出的紋波以及電壓變換的問題，本發明提出的電路中包括兩個同時導通或關斷的功率開關管，還包括儲能電感和續流電感，在兩個同時導通或關斷的功率開關管、儲能電感和續流電感的配合下，實現輸入輸出低紋波的目的，而且輸出高電壓，滿足電壓變換的要求。

技術領域

本發明涉及電力電子變換的技術領域，更具體地，涉及一種實現輸入輸出低紋波的升壓變換電路及變換器。

背景技術

隨著社會的高速發展，為解決能源短缺以及環境污染的問題，太陽能、風能等綠色新能源被廣泛研究，合理開發和利用綠色可再生能源已成為人類的迫切需要，而在太陽能發電、風力發電等場合均離不開電力電子變換技術。在電力電子變換過程中，無論是輸入端還是輸出端，均可能存在電壓或電流波動現象，當輸出電流波動時，會引起輸出電壓Vo高紋波，輸出電壓Vo紋波產生的本質是由于輸出端磁性元器件兩端的電壓變化，進而引起電流波動所致，由于高紋波的存在，就需要容量大的電容，將輸出電壓Vo的波動穩定在可接受的范圍內，而且當輸入電流波動范圍大時，影響新能源如光伏和燃料電池的壽命，若能使變換器實現輸入輸出超低紋波，不僅可以減小輸出電容，還可以增加新能源如光伏和燃料電池的壽命。

目前，在電力電子變換的領域，主要的低紋波變換器集中于輸出超低紋波變換器或輸入超低紋波的變換器，而且僅單純的實現輸出超低紋波或輸入超低紋波的變換器結構就很復雜，如在實現輸出超低紋波層面，2017年5月10日，中國發明專利(CN106655742A)中公開了一種超低紋波電路控制裝置，該方案是通過一些反饋檢測模塊及調節模塊來實現超低紋波輸出，此外還有一些方案通過增加變壓器磁柱結構，實現超低紋波輸出的目的，這些方案提出的結構均較復雜；在實現輸入超低紋波層面，2017年10月17日，中國發明專利(CN104022632A)中公開了一種輸入零紋波變換器，該方案將兩個相同的BOOST變換器并聯(或將兩個相同的SEPIC變換器并聯)，使兩個相同的BOOST變換器的觸發電路同時處于推挽-觸發狀態，兩個變換器的輸入三角形電流波形在時間上相差半個周期，從而使直流電源供給的電流為無紋波的恒定直流，可以實現超低紋波輸入的目的，但在控制上比較復雜。而要同時實現輸入輸出超低紋波，就需要在輸出超低紋波變換器中輸入端接一個輸入超低紋波變換器，這樣不僅增加了變換器體積和成本，而且降低了效率，此外，有些重要的變換場合也涉及到對于電壓大小的要求。

為同時實現降低輸入輸出紋波的目的，2017年5月17日，中國發明專利(CN106685223A)中公開了一種高效低紋波雙向Cuk變換電路，通過組合使用降壓型Cuk變換電路和升壓型Cuk變換電路，將原來的Cuk變換器組合成雙向變換器，另外輸入端和輸出端各有一個電感，使得輸入輸出電流的脈動小，實現了降低了輸入輸出紋波的目的，但該方案在性能上屬于常規Cuk變換電路的改進，首先開關管在導通和關斷上不易控制，更無法在降低輸入輸出紋波的同時兼顧重要變換場合對電壓變換的要求，因此如何同時兼顧降低輸入輸出的紋波以及電壓變換成為一個亟待解決的問題。

發明內容

為解決如何同時兼顧降低輸入輸出的紋波以及電壓變換的問題，本發明提供一種實現輸入輸出低紋波的升壓變換電路及變換器，使得輸入輸出電流實現超低紋波，同時提高輸出電壓，滿足應用中輸入輸出超低紋波的升壓變換要求。

為了達到上述技術效果，本發明的技術方案如下：