[发明专利]一种四开关升降压直流变换器及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种直流变换器及其控制方法，尤其涉及一种四开关升降压直流变换器及其控制方法，属于电力电子变换器技术领域。

背景技术

升降压直流变换器在光伏发电系统、可再生能源供电系统、蓄电池充放电等电压宽范围变化的场合具有广泛的应用前景。在光伏发电系统中，由于光伏电池的输出电压随外界环境条件的变化存在较大范围的波动，因此前级直流-直流变换器(光伏优化器)需要适应宽范围变化输入电压的要求。

传统的单开关管升降压直流变换器，如Buck/Boost、Flyback、SEPIC和Cuk变换器等，虽然能够实现升降压变换的功能，但它们存在诸如器件应力高、体积重量大、输入输出反极性等问题，限制了它们在某些场合的应用。

请参见图1，现有的四开关升降压直流变换器只使用一个电感L₁，拓扑结构简洁、功率密度高，在光伏发电等新能源系统中获得较为广泛的应用。然而，由于同步整流管体二极管的反向恢复特性较差，在开关管关断时因体二极管的反向恢复问题会产生较大的电压尖峰并会降低变换器的变换效率。此外，由于同步整流方式会大幅减小开关器件的导通损耗，从而比较适用于低压大电流的应用场合，而在小功率、低电流情况下优势并不明显。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种四开关升降压直流变换器及其控制方法，能够提高变换器的变换效率，且结构简单，工作可靠，易于实施。

本发明为解决上述技术问题而采用的技术方案是提供一种四开关升降压直流变换器，包括直流电压输入回路和直流电压输出回路，所述直流电压输入回路由输入源、第一开关管S₁和第二开关管S₂构成；所述直流电压输出回路由第三开关管S₃、第四开关管S₄和负载R_o构成，所述直流电压输入回路和直流电压输出回路之间通过电感L₁连接，其中，所述第一开关管S₁、第二开关管S₂、第三开关管S₃和/或第四开关管S₄的两端并联有续流二极管。

上述的四开关升降压直流变换器，其中，所述第二开关管S₂的两端并联有第一二极管D₁，所述第三开关管S₃的两端并联有第二二极管D₂；所述输入源的正极连于第一开关管S₁的漏极，所述第一开关管S₁的源极连于第二开关管S₂的漏极、第一二极管D₁的阴极和第一电感L₁的一端，所述第一电感L₁的另一端连于第三开关管S₃的源极、第二二极管D₂的阳极和第四开关管S₄的漏极，所述第三开关管S₃的漏极连于第二二极管D₂的阴极和负载R_o的一端，所述负载R_o的另一端连于第四开关管S₄的源极、第二开关管S₂的源极、第一二极管D₁的阳极和输入源的负极。

上述的四开关升降压直流变换器，其中，所述第一二极管D₁和第二二极管D₂为肖特基二极管。

本发明为解决上述技术问题还提供一种上述四开关升降压直流变换器的控制方法，包括如下步骤：当流经第二开关管S₂和第三开关管S₃电流大于预设阈值时，所述电感L₁工作在电流连续模式，所述第一开关管S₁和第二开关管S₂互补导通，所述第三开关管S₃和第四开关管S₄互补导通；当流经第二开关管S₂和第三开关管S₃电流小于预设阈值时时，所述电感L₁工作在电流断续模式，保持第二开关管S₂和第三开关管S₃关断，并分别通过第一二极管D₁和第二二极管D₂续流。