[发明专利]改进L型升压变换器的拓扑结构

说明书

技术领域

本发明涉及一种电力电子升压变换器的电路拓扑结构，特别涉及改进L型升压变换器。

背景技术

随着技术发展，在传统的DC-DC升压电路中，当升压倍数比较高时，常采用变压器结构的变换器，或多级升压的结构。由于升压倍数较高，控制精度难以得到保证，同时系统串联结构导致了系统可靠性低及稳定性不足等。原有L型升压变换器的器件耐压并非全部都是一个电容的电压，因此对于器件选择造成了一定的难度。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：解决升压倍数较高时的控制精度，提出了一种采用多个输出电容串联，并对各个输出级联电容分别进行升压控制的拓扑结构，实现高性能的升压变换，并且拓扑中的器件耐压均等。

为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种改进L型升压变换器的拓扑结构，通过k个开关器件串联构成改进L型变换器的横轴；通过k个电容串联构成改进L型变换器的纵轴；横轴最左端的开关通过电感与直流输入电源的高电位端相连，直流输入电源的低电位端与横轴各个节点由开关支路相连；横轴相邻两个可控开关间的节点和纵轴上相邻两个电容间的节点，由单向开关支路连接；由k个二极管构成的续流回路，且各个二极管的阴极与横轴的可控开关间的节点之间有另一可控开关；k个二极管构成的续流回路的阳极与横轴、纵轴的交点相连。通过扩展改进L型结构的横、纵轴以及单向整流支路、单向可控开关支路，能拓展变换器，k为大于或等于1的正整数。

本发明的益处：

与传统的DC-DC升压变换器相比较，本发明所公开的改进L型升压变换器采用单电感的结构，对各个串联输出侧的电容进行独立充电，在较高升压倍数的情况下，有较高的控制精度；同时，也克服了多级串联系统的稳定性及可靠性不足等问题；实现了拓扑中器件耐压相等，为拓扑结构的使用及器件选择带来了方便。。

附图说明

图1为改进L型升压变换器的拓扑图。

图2(a)为可控开关的MOSFET等效示例图。

图2(b)为可控开关的IGBT等效示例图。

图3为改进L型升压变换器的等效拓扑图。

具体实施方式

结合附图对本发明作进一步说明：

图1为改进L型升压变换器的拓扑结构图。通过可控开关S₁₁、S₂₁……S_k1共k个器件串联构成L型变换器的横轴；通过电容C₁、C₂……C_k共k个电容串联构成L型变换器的纵轴；可控开关S_k1的一端经电感L_A与电源V正极相连，电容C_i与C_(i+1)，i＝1，2……k-1，之间的节点和横轴上可控开关S_i1与S_(i+1)1的节点之间是由可控开关S₁₂、S₂₂……S_(k-1)2和二极管S_k2分别构成的支路，电源V的负极与二极管D_(k-1)4的阴极及可控开关S_k3相连；二极管D_(k-2)4的阴极与二极管D_(k-1)4的阳极及可控开关S_(k-1)3的一端相连，可控开关S_(k-1)3的另一端与可控开关S_(k-1)1、S_(k-2)1的交点相连；按此方式延伸，二极管D₁₄的阳极与横轴及纵轴交点相连；k为正整数，且k≥1。

可控开关S_k1、S_k3、二极管S_k2、二极管D_(k-1)4、电容C_k构成改进L型升压变换器的扩展单元组，按上述的连接方式扩展电路时，将增加变换器的级数。

纵轴上的电容C₁、C₂……C_k是输出电容，电容支路采用串联式同时放电方式，独立分时充电方式。放电状态与传统的升压变换器一样，在此不做赘述，以下对各个电源的分时充电进行简单描述。