[实用新型]一种基于耦合电感的直流模块用高升压比变换器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种直流—直流变换器及应用，具体说是一种基于耦合电感的直流模块用高升压比变换器。

背景技术

在太阳能发电系统中，由于单块太阳能电池的输出电压较低，而逆变并网发电所需的电压较高，因此需要一级直流—直流变换器把低电压直流电转换为适合并网的高电压直流电。在分布式太阳能发电方案中，单块太阳能电池的功率容量较小，但对效率的要求较高。因此如何实现高增益、高效率且结构简单的单相单级变换器，对于推动光伏产业的发展具有重要意义。

常规的交错并联升压型Boost直流－直流变换器的电压增益仅由占空比决定，电压增益有限，难以满足高增益的变换要求。功率开关管的电压应力较大，难以采用低压高性能的开关管来降低导通损耗。而且，变换器工作在硬开关状态，开关损耗较大。为了实现Boost变换器的软开关动作，近年来，相继研究了一些通过附加有源功率开关或无源器件的软开关方案，这些电路虽然实现了软开关动作，但是不能降低开关管的电压应力，也不能实现系统的高增益变换。为了提升变换器的电压增益，一种方案是采用开关电容的方案，但这种方案所需开关管数量较多，增加了系统成本；另外的方案是采用复杂的三绕组耦合电感方案，这种方案的缺点是耦合电感结构复杂，不利于工业加工，难以保证电路的一致性。

发明内容

本实用新型要克服现有技术的上述缺点，提供一种结构简单，控制方便且无能量损耗的一种基于耦合电感的直流模块用高升压比变换器，其中：

一种基于耦合电感的直流模块用高升压比变换器，包括Boost升压电路单元、续流升压电路单元和输出电路单元，包括：

变换器的的Boost升压电路单元中，第一绕组的第一端与第二绕组的第一端及电源的正极相连，第一绕组的第二端与第一开关管的漏极相连，第二绕组的第二端与第二开关管的漏极相连，第一开关管的源极和第二开关管的源极及电源的负极相连，第一箝位开关管的源极与第一开关管的漏极相连，第一箝位开关管的漏极与第一箝位电容的第一端相连，第二箝位开关管的源极与第二开关管的漏极相连，第二箝位开关管的漏极与第二箝位电容的第一端相连，第一箝位电容的第二端与第二箝位电容的第二端及电源的负极相连；

变流器的续流升压电路单元包括，

a)绕组串联支路，由第三绕组和第四绕组串联构成，其中第一绕组和第三绕组同为一个耦合电感中的两个绕组，第二绕组和第四绕组同为另一个耦合电感中的两个绕组，以第一绕组的第一端和第二绕组的第一端为参照端，第三绕组和第四绕组中的参照端的同名端或异名端相连；

b)与绕组串联支路相连的第一续流二极管和第二续流二极管，所述的第一续流二极管的阳级与第一箝位电容的第一端相连，所述的第一续流二极管的阴极与倍压串联支路的第一端相连，所述的第二续流二极管的阳级与第二箝位电容的第一端相连，所述的第二续流二极管的阴极与倍压串联支路的第二端相连；

变换器的输出电路单元中，第一输出二极管的阳极与第一续流二极管的阴极相连，第二输出二极管的阳极与第二续流二极管的阴极相连，第一输出二极管的阴极与第二输出二极管的阴极及输出电容的第一端相连，输出电容的第二端与输入电源的负极相连。

所述的变换器，其第一续流二极管、第二续流二极管、第一输出二极管和第二输出二极管中的一个或多个改成同步整流管，均能正常工作。

本实用新型变换器工作时，利用耦合电感的变压器效应拓展了变换器电压增益，降低了功率开关管和二极管的电压应力，降低了功率器件的导通损耗。倍压电路单元的引入进一步提高了电路的电压增益和降低了器件的电压应力；利用耦合电感的漏感实现了功率开关管的零电压开通；同时利用耦合电感的漏感还实现了续流二极管和输出二极管的软关断；利用箝位开关管和箝位电容吸收漏感的能量，使主开关管关断时无电压尖峰，并且吸收的漏感能量最终传递到负载，实现无损吸收；其电路结构简单，控制方便，适用于小功率，高增益和高效率的分布式光伏并网发电场合。

本实用新型中无需额外的电感元件，自然均流，控制方便，电路中无能量损耗元件，可提高电路的效率，且换流过程中，功率开关管关断时无电压过冲，续流二极管开通时无电流过冲。耦合电感在对应的开关管开通和关断时都传递能量，提高了耦合电感的利用率，降低了耦合电感的体积。

附图说明

图1是本实用新型一种基于耦合电感的直流模块用高升压比变换器的电路图；

具体实施方式

参见图1，本实用新型的一种基于耦合电感的直流模块用高升压比变换器，包括Boost升压电路单元、续流升压电路单元和输出电路单元。