[发明专利]一种改进型Z源升压DC-DC变换器

说明书

技术领域

本发明涉及电力电子领域，具体涉及一种改进型Z源升压DC-DC变换器。

背景技术

在燃料电池发电、光伏发电中，由于单个太阳能电池或者单个燃料电池提供的直流电压较低，无法满足现有用电设备的用电需求，也不能满足并网的需求，往往需要将多个电池串联起来达到所需的电压。这种方法一方面大大降低了整个系统的可靠性，另一方面还需解决串联均压问题。为此，需要能够把低电压转换为高电压的高增益DC-DC变换器。近几年提出的Z源升压DC-DC变换器是一种高增益DC-DC变换器，但该电路具有较高的Z源阻抗网络电容电压应力，且电路启动时存在很大的启动冲击电流和电压，限制了该电路在实际中的应用。

发明内容

为了克服现有技术存在的缺点与不足，本发明提供了一种改进型Z源升压DC-DC变换器。

本发明采用如下技术方案：

一种改进型Z源升压DC-DC变换器，包括电压源V_s，Z源阻抗网络、MOS管S、第二二极管D₂、输出滤波电容C_o和负载R_L；所述电压源V_s、Ｚ源阻抗网络及MOS管S构成升压电路，所述第二二极管D₂、输出滤波电容C_o和负载R_L构成输出电路。

所述Z源阻抗网络由第一电感L₁、第二电感L₂、第一电容C₁、第二电容C₂和第一二极管D₂构成；

所述电压源V_s的正极分别与第一电感L₁的一端和第一电容C₁的负极连接，所述第一二极管D₁的阳极分别与第一电感L₁的另一端和第二电容C₂的负极连接；所述第一二极管D₁的阴极分别与第一电容C₁的正极和第二电感L₂的一端连接，所述第二电感L₂的另一端分别与第二电容C₂的正极、MOS管S的漏极和第二二极管D₂的阳极连接，所述第二二极管D₂的阴极分别与输出滤波电容C_o的正极和负载R_L的一端连接，所述负载R_L的另一端分别与输出滤波电容C_o的负极、MOS管S的源极和电压源V_s的负极连接。

所述第一电容C₁、第二电容C₂和输出滤波电容C_o均为电解电容。

MOS管导通时，电压源与第一电容串联对第二电感充电储能；同时电压源与第二电容串联对第一电感充电储能；输出滤波电容对负载供电；MOS管关断时，电压源与第一电感和第二电感一起对输出滤波电容和负载供电，完成升压功能。

本发明的有益效果：

本发明电压增益较高，Z源阻抗网络的电容电压应力低，对启动冲击电流和电压具有很好的抑制作用；

本发明电路适用于输入电压变化宽的场合，如燃料电池发电和光伏发电等新能源发电技术领域。

附图说明

图1是本发明一种改进型Z源升压DC-DC变换器电路图；

图2（a）～图2（b）分别是图1中所示电路在其MOS管S导通和关断时的等效电路图，图中实线表示变换器中有电流流过的部分，虚线表示变换器中无电流流过的部分；

图3（a）～图3（e）是本发明电路工作时的波形图，其中图3（a）是MOS管的驱动波形图，图3（b）是输入电压源的波形图，图3（c）是Z源阻抗网络中第一电感和第二电感的电流波形图，图3（d）是输出电压的波形图，图3（e）是Z源阻抗网络中第一电容和第二电容的电压波形图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图，对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

实施例