[实用新型]一种共地的高增益Z源升压变换器

说明书

技术领域

本实用新型涉及DC/DC变换器领域，具体涉及一种共地的高增益Z源升压变换器。

背景技术

在可再生能源发电系统中，大多数的可再生能源如太阳能、风能和燃料电池等输出一般都是低等级的直流电压，若要并网的话，需要使用高增益的变换器将低压直流电转换为高压直流电，然后再经过逆变器的作用输出交流电以并网。然而传统的DC/DC升压变换器受到占空比、生热和损耗的限制，无法实现大幅度的升压，如Boost变换器，其电压增益为1/(1-D)，D为占空比，当占空比接近于1时才能获得较高的电压增益，但与此同时会遇到上述的问题；而许多Z源DC/DC变换器，虽利用Z源网络实现了升压，但电压增益仍有提升的空间，如Z源升压变换器的电压增益为(1-D)/(1-2D)，此外还存在不共地、开关管应力较大等问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述现有技术的不足，提出一种共地的高增益Z源升压变换器。

本实用新型电路中具体包括直流输入电源V_in、第一二极管、第一电感、第二电感、第一电容、第二电容、开关管、第二二极管、输出电容和负载。

本实用新型电路具体的连接方式为：直流输入电源V_in的一端与第一二极管的阳极连接。第一二极管的阴极与第一电感的一端、第一电容的一端和第二二极管的阳极连接。第一电感的另外一端与第二电容的一端和开关管的漏极连接。第一电容的另外一端与开关管的源极和第二电感的一端连接。第二二极管与输出电容的一端和负载的一端连接。输出电容与负载并联。直流输入电源V_in的另外一端与第二电容的另外一端、第二电感的另外一端、输出电容的另外一端和负载的另外一端连接。

与现有技术相比，本实用新型电路具有的优势为：相比于传统的Boost变换器(其输出电压为)和Z源升压变换器(其输出电压为)等DC/DC变换器，在相同的占空比和输入电压的情况下，具有更高的输出电压，输出电压为在相同的输入电压和输出电压条件下，本实用新型电路只需要较小的占空比就可以将低等级电压升至高等级的电压，而且输入输出共地、开关管应力较低、结构简单以及效率高，因此本实用新型电路具有很广泛的应用前景。

附图说明

图1为一种共地的高增益Z源升压变换器结构图。

图2为一个开关周期主要元件的电压电流波形图。

图3a～图3b为一个开关周期内电路模态图。

图4为本实用新型的电路、Boost和Z源升压变换器的增益V_o/V_in随占空比D变化的波形图。

具体实施方式

为进一步阐述本实用新型的内容和特点，以下结合附图对本实用新型的具体实施方案进行具体说明，但本实用新型的实施不限于此。

本实用新型的基本拓扑结构和各主要元件电压电流参考方向如图1所示。为了分析方便，电路结构中的器件均视为理想器件。开关管S的驱动信号V_GS、第一二极管D₁电流i_D1、第二二极管D₂电流i_D2、第一电感L₁电流i_L1、第二电感L₂电流i_L2、第一电容C₁电压V_C1、第二电容C₂电压V_C2的波形图如图2所示。

(1)在(t₀～t₁)阶段，变换器在此阶段的模态图如图3a所示，开关管S的驱动信号V_GS从低电平变为高电平，开关管S导通，第一二极管D₁承受反向电压截止，第二二极管D₂承受正向电压导通。第一电容C₁与第二电容C₂通过开关管S分别给第一电感L₁与第二电感L₂充电，此外，第一电容C₁与第二电容C₂通过开关管S同时给输出电容C_out充电和负载供电。