[发明专利]升压变换器

说明书

技术领域

本发明涉及一种电力电子技术领域的装置，具体的说，涉及的是一种升压(boost)变换器。

背景技术

DC/DC变换器在生活中已经得到广泛的应用。传统boost变换器具有结构简单、易实现等优点，在升压场合得到了广泛应用。在光伏发电系统中，光伏阵列电池的输出电压较低，这就需要较大的升压变比的变换器来满足后级逆变器的需要。

经对现有技术文献检索发现，汪令祥的论文《光伏发电用DC/DC变换器的研究[J].》(合肥工业大学.硕士学位论文.2006.)，该文中提到，使用高频变压器实现的升压变换，虽然有效解决了光伏电池较大升压变比问题，但是电路拓扑较为复杂。经检索还发现，现有技术中对传统非隔离式boost DC-DC升压变换器进行了改进，程红丽的论文《用开关电容网络改善DC-DC变换器性能的研究[J].》(微电子学.1999，29(5)：29.)，该文中提到的Push-Pull SC boost变换器以较大的升压特性成为经典改进拓扑之一。而该Push-Pull SC boost变换器也存在电路拓扑较为复杂等问题。

发明内容

本发明的目的是针对上述现有技术中的不足，提出了一种升压变换器，可实现较大的升压变比，并保证电路拓扑的简单实用，同时变换效率也较高。本发明在传统boost变换器拓扑的基础上添加了两组二极管以及电容，与传统boost电路的开关管构成一个开关电容网络。与传统boost变换器相比只增加了两个二极管和两个储能电容，即可实现上述的优良工作特性。

本发明是通过如下技术方案实现的，本发明包括：电源U_i、电感L、开关管S、第三二极管D、输出电容C、第一二极管D1、第二二极管D2、第一电容C1、第二电容C2，其中：第一二极管D1与第一电容C1串联，第一二极管D1的阴极与第一电容C1的阳极相连，第二电容C2与第二二极管D2的串联，第二电容C2的阴极与第二二极管D2的阳极相连，开关电容网络由开关管(S)分别与a)第一二极管D1与第一电容C1组成的第一支路，以及b)第二电容C2与第二二极管D2组成的第二支路的两端并联组成，开关电容网络与电感L串联，第一二极管D1的阳极与电感L一端相连，第一电容C1阴极与电源U_i的负极的相连。

开关电容网络与电源U_i、电感L串联连接，第一二极管D1与第一电容C1的连接点与第三二极管D相连，第三二极管D与输出电容C相连，输出电容C的正极与第二电容C2和第二二极管D2连接点相连，输出电容C两端并接负载R_L，输出电容C两端的电压U₀即为输出电压。

在第一二极管D1-第一电容C1支路中，第一二极管D1的阳极与电感L相连，阴极与第一电容C1相连，同时第一二极管(D1)的阴极引出结头与第三二极管D的阳极相连，第一电容C1的另一端接到输入电源U_i的负极。

在第二电容C2-第二二极管D2支路中，第二电容C2的一端与电感L、第一二极管D1的阳极相连，另一端与第二二极管D2的阳极相连，同时第二二极管(D2)的阳极引出结头与输出电容C、负载R_L相连；第二二极管D2的阴极与输入电源U_i的负极、第一电容C1相连。

所述第一二极管D1、第二二极管D2，其规格参数相同。

所述第一电容C1、第二电容C2，其规格参数相同。

所述开关管S，其开关频率大于10KHz，较高的开关频率可减小电感体积，减小电感电流纹波，保证电感工作在电流连续状态下，另外较高的开关频率可以减少输出电压纹波。

本发明工作时，通过第一、第二二极管D₁、D₂分别控制第一、第二电容C₁、C₂能量的流动方向，而第一、第二电容C₁、C₂作为能量传递的中间环节从电源U_i与电感L获得能量，并通过开关管S与二极管D传送到负载，开关电容网络之后的第三二极管D能够保证电能的单向流动。

本发明在输入电感L电流工作在连续状态下的情况分为两种工作模态，以下对本发明的两种工作模态进行详细说明：

1、工作模态一：开关管S导通时期，第三二极管D导通，第一、第二二极管D1、D2截止。

此时，电源U_i加到电感L上，电感电流I_L线性增加。