[实用新型]基于耦合电感倍压结构的双输出母线型高增益变换器

说明书

技术领域

本实用新型涉及直流-直流变换器，具体说是一种基于耦合电感倍压结构实现的双输出母线型高增益变换器。

背景技术

近些年来，随着能源危机的进一步加剧，可再生能源的发展和应用越来越受到世界各国的广泛关注。在可再生能源发电系统中，许多可再生能源发出的电能都是电压较低的直流电，而向电网送电需要电压较高的直流电，因此需要直流—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，与此同时，出于对人身安全方面考虑，许多应用场合都有电气隔离的要求。所以低输入纹波、高增益、高效率的隔离型变换器在可再生能源并网发电领域里有着重要的作用。

在实际运用中，传统的Boost电路无法完成高升压比和高效率转换要求。首先，高升压比需要极高的占空比，这样会导致较大的输出二极管电流尖峰，造成较大的反向恢复电流，增加了开关管导通损耗。第二，开关管的电压应力与输出电压相等，因此只能选择高耐压的功率器件，进一步增大了导通损耗。最后，开关管和二极管都工作在硬开关环境，开关损耗较大。

基于耦合电感的高增益变流器拓扑结构日渐成熟。这一类型的拓扑通过利用耦合电感，为升压比提供了新的控制自由度，同时降低了功率器件的电压应力。但是，这些拓扑的主要缺点在于输出二极管的电压应力偏大。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种基于耦合电感倍压结构的双输出母线型高增益变换器，开关管电压应力小且为软开通，结构简单的基于耦合电感倍压结构实现的有源箝位双输出母线型高增益变换器。

实现本实用新型目的的技术解决方案为：一种基于耦合电感倍压结构的双输出母线型高增益变换器，包括：一个提供电能的供电电源V_in；耦合电感，可以等效看作在理想变压器下由励磁电感L_m和原边漏感L_k组成，主要用于储存电荷，实现LC谐振电路和对其它电路结构的充放电，耦合电感的一端与供电电源V_in的正向端相连，耦合电感的另一端与原边漏感L_k相连。

主开关电路，主要用于对电路开关状态的控制，配合其它电路结构实现高增益直流电压的输出，其中主开关器件为增强型N型MOS管，主开关器件S的漏极与耦合电感的原边漏感L_k一端相连，源极与零参考电位GND相连，栅极连接外部控制单元。

箝位电路，主要用于抑制主开关器件S关断时产生的电压过冲，并可回收储存在漏感中的能量，包括一个箝位开关管Sc和一个箝位电容Cc，其中箝位开关管Sc的源极与主开关器件S的漏极相连，箝位开关管Sc的漏极与箝位电容Cc的一端相连，箝位电容Cc的另一端与零参考电位GND相连，箝位开关管Sc的栅极连接用于控制其导通和关断的外部控制单元。

耦合电感倍压结构，主要用实现常规占空比下的高增益，从而降低主开关器件Sc的电压应力，并可以选择低耐压和低导通电阻的功率器件来进一步降低导通损耗，包括耦合电感二次侧绕组L₂、第一开关管电容C₁、第二开关管电容C₂、第一续流二极管D_r1和第二续流二极管D_r2，其中耦合电感二次侧绕组L₂的一端与箝位开关管Sc的源极相连，耦合电感二次侧绕组L₂的另一端与第一开关管电容C₁的一端相连，同时与第二开关管电容C₂的一端相连，第一开关管电容C₁的另一端与第一续流二极管D_r1的阴极相连，第二开关管电容C₂的另一端与第二续流二极管D_r2的阳极相连，第一续流二极管D_r1的阳极第二与续流二极管D_r2的阴极相连，同时第一续流二极管D_r1的阳极与第二续流二极管D_r2的阴极相连的公共节点与零参考电位GND相连。