[发明专利]一种高升压比DC-DC功率变换器

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种高升压比DC-DC功率变换器，属电力电子技术领域。

技术背景

目前全球正在面临能源短缺、环境污染和温室效应等突出的问题，而太阳能或燃料电池是一种可再生的清洁能源，具有很大的发展空间。近年来与这些可再生能源相关的发电技术发展迅猛，利用光伏电池或燃料电池并网发电越来越受到人们的广泛重视。由于受到环境，温度等因素的影响，光伏/燃料电池的输出电压通常波动较大，而且单体电池板或燃料电池的电压等级较低，所以目前的太阳能光伏电池或燃料电池并网发电装置一般采用两级式结构，即前级为DC-DC升压电路，后级为逆变器。前级DC-DC升压电路通常采用BOOST或两相交错并联BOOST电路进行升压，这两种结构变换器的升压变比相等，当输入电压较低时，为了达到较高的输出电压，其开关导通占空比就会很高，这样一方面会降低变换器的效率，同时开关频率也不易进一步提高。另外，为了延长光伏电池和燃料电池的使用寿命，前级DC-DC功率变换器的输入电流纹波要尽量小，因此研究新型高性能且具有更大升压变比和较小输入电流纹波的DC-DC功率变换器来满足后级并网逆变器的需要，有着重要的理论意义和应用价值。

发明内容：

本发明的目的在于提出一种高性能的高升压比DC-DC功率变换器及其控制方法，这种功率变换器即能提高升压变比，又能有效降低变换器的开关电压应力，同时又能减小输入电流的纹波，有利于延长电池的使用寿命，有效提高了变换器的性能。该变换器既适用于常规DC-DC变换器应用范围，又适用于太阳能光伏、燃料电池发电和风力发电等新能源发电系统。

本发明所述的高升压比DC-DC功率变换器如附图1所示，具体的特征如下：

1、一种高升压比DC-DC功率变换器，适用于光伏/燃料电池发电系统。其特征在于：包括一个直流输入电源(Vin)可以是光伏电池或燃料电池，第一升压电感(L1)、第二升压电感(L2)、两个功率开关管(T1、T2)、两个单向整流二极管(D1、D2)、两个输出电容(C1、C2)组成；具体连接方式为：第一升压电感(L1)的一端和第二升压电感(L2)的一端同时与输入电源(Vin)的正极相连，第一升压电感(L1)的另一端分别与功率开关管(T1)的漏极和二极管(D1)的阳极连接，电感(L2)的另一端与功率开关管(T2)的漏极连接，输入电源(Vin)的负极与功率开关管(T1)和功率开关管(T2)的源极相连，同时连接到二极管(D2)的阴极，输出电容(C1)的一端连接到二极管(D1)的阴极，输出电容(C1)的另一端连接到功率开关管(T2)的漏极，输出电容(C2)的一端连接到功率开关管(T2)的漏极，输出电容(C2)的另一端连接到二极管(D2)的阳极，负载两端分别连接在二极管(D1)的阴极和二极管(D2)的阳极。

2、根据权利要求1所述的高升压比DC-DC功率变换器，其特征在于输出电容(C1)的一端分别与二极管(D1)的阴极连接、与输出端的正极连接，输出电容(C1)的另一端分别与功率开关管(T2)的漏极连接、与输出电容(C2)的一端连接，输出电容(C2)的另一端连接到二极管(D2)的阳极和输出端的负极。

3、根据权利要求1、2所述的高升压比DC-DC功率变换器，其特征在于功率开关管(T1)的漏极分别连接到第一电感的一端和二极管(D1)的阳极，功率开关管(T1)的源极分别连接到输入电源(Vin)的负极和二极管(D2)的阴极，功率开关管(T2)的漏极连接到第一电感的一端，再连接到输出电容(C1)和(C2)的连接处。

4、本发明变换器的控制方法为：将(T1)和(T2)的驱动信号移相π相角，即假设(T1)和(T2)驱动信号的周期均为T，它们的导通占空比均为D，如果(T1)的驱动信号起始在零时刻，则(T2)的驱动信号起始在T/2时刻。

当然也可以采用互补控制的方法控制两个开关的导通和关断。

本发明的变换器既可实现更高变比的输出电压，又能有效降低开关管的电压应力，有效减小输入电流的纹波，该变换器具有优良的性能，非常适合于今后光伏发电，燃料电池发电等场合使用，具有较好的应用和推广前景。

技术方案

本发明是通过以下技术方案实现的：