[发明专利]一种升压型电压平衡变换器

说明书

技术领域

本发明涉及一种电能变换装置中的直流非隔离变换装置，特别是一种升压型电压平衡变换器。

背景技术

升压变换器被广泛地应用在新能源发电系统、蓄电池供电等系统之中，通过升压变换器将低输入电压升高到满足用电设备的要求的高电压。例如，在新能源发电系统中利用升压变换器将新能源输出低电压变换成高电压，并入直流电网；在不间断供电（UPS）中，利用升压变换器将蓄电池的输出电压升高到满足其后变换器输入电压的要求。但是传统的非隔离升压变换器的输出电压只有一种规格直流电压，无法同时满足各种后级功率变换器或用电设备对输入电压的要求。例如，半桥（包括三电平半桥）变换器的输入端电压必须平衡（输入端直流分压电容要均压），否则，半桥变换器输出电压、电流波形就会发生畸变或无法很好地实现功率器件三电平状态影响功率器件安全。同时，在升压变换系统中由于输出电压较高，所以输出端通常采用电解电容串联。由于串联电解电容不可能做到阻抗特性完全一致，所以串联电容会出现不均压显现，这将严重缩短电解电容寿命。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对传统的升压变换器输出端只有一种直流电压而无法同时满足后级变换器或用电设备对输入电压平衡的要求的不足，提供一种结构更为合理、可将一种低压直流输入变换成一种高压直流输出，并在高压直流输出端构造一根中线将高压直流输出变换成两个大小相等的直流电压串联，以解决输出高压时电解电容串联均压问题以及满足后级变换器或用电设备对输入电压平衡的要求的升压型电压平衡变换器。

本发明所要解决的技术问题是通过以下的技术方案来实现的。本发明是一种升压型电压平衡变换器，其特点是，它包括输入直流电压源U_in、升压电感电路、桥式电路和输出滤波电路；

所述的升压电感电路包括第一升压电感L₁和第二升压电感L₂，第一升压电感L₁的一端、第二升压电感L₂的一端分别与输入直流电压源U_in的正端、负端相连；

所述的桥式电路包括第一续流二极管D₁、第一功率开关管S₁、第二功率开关管S₂和第二续流二极管D₂，第一功率开关管S₁漏极和第一续流二极管D₁的阳极相连接，其连接处与第一升压电感L₁的另一端相连接，第一功率开关管S₁源极和第二功率开关管S₂漏极相连接，第二功率开关管S₂源极和第二续流二极管D₂的阴极相连接，其连接处与第二升压电感L₂另一端相连接；

所述的输出滤波电路包括第一滤波电容C₁和第二滤波电容C₂，第一滤波电容C₁的一端与第一续流二极管D₁的阴极相连接，第二滤波电容C₂的一端与第二续流二极管D₂的阳极相连接，第一滤波电容C₁的另一端和第二滤波电容C₂的另一端串联连接，其连接处与第一功率开关管S₁源极和第二功率开关管S₂漏极相连接处以及中线L_N相连接。

以上所述的升压型电压平衡变换器可以通过输出电压控制器、输出电压平衡控制器和PWM发生器进行的控制；

所述的输出电压控制器包括电压环调节器I和电流环调节器，其中输出电压U_o的参考值U_ref和输出电压U_o的差值经电压环调节器I得到控制信号U_e1，控制信号U_e1作为电流环调节器中的第一升压电感L₁电流i_L1反馈信号参考值和第一升压电感L₁电流i_L1反馈信号的差值经电流环调节器得到控制信号U_e2；U_o=U_out1+U_out2，U_out1为第一滤波电容C₁上电压，U_out2为第二滤波电容C₂上电压；