[发明专利]一种基于倍压单元的多输入高增益Z源变换器

说明书

技术领域

本发明涉及电力电子变换器的技术领域，尤其是指一种基于倍压单元的多输入高增益Z源变换器。

背景技术

随着工业生产的快速发展，变换器在电能生产和变换的过程中起着桥梁的作用，其中尤以高增益、大功率的变换器为代表。而传统的Boost电路受到寄生参数和其本身非线性特性的影响，电压增益有限。近年来，彭方正、钱照明等学者提出了新的Z源变换器拓扑。尽管传统的非隔离性Z源变换器拓扑和准Z源变换器拓扑在低占空比实现电压增益的提升，但是应对复杂的工业生产需求，其电压输出提升仍然受限。同时，在新能源领域和工业生产领域，往往需要多个输入电源接口。传统的拓扑由于多个电源输入在同个位置串联，一个电源故障可能导致整体的瘫痪，降低了电路运行的可靠性。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足与缺点，提供了一种基于倍压单元的多输入高增益Z源变换器，适用于需要多输入和高增益的电力电子电路。

为实现上述目的，本发明所提供的技术方案为：一种基于倍压单元的多输入高增益Z源变换器，所述Z源变换器包括依次相接的Z源升压模块、倍压模块、输出模块，所述Z源升压模块由第一电源、第二电源、第三电源、第四电源、第五电源、第一电感、第二电感、第一电容、第二电容、第一二极管和开关管构成，所述倍压模块由第二二极管、第三二极管、第三电容和第四电容构成，所述输出模块由第四二极管、第五电容和负载构成；所述第一电源的正极和第一二极管的阳极连接，其负极分别与第二电容的负极和第二电感的一端连接；所述第一二极管的阴极分别与第一电感的一端、第一电容的正极连接；所述第二电源的负极和第一电感的另一端连接，其正极分别与第二电容的正极、第五电源的负极连接；所述第五电源的正极分别与开关管的漏极、第二二极管的阳极和第三电容的负极连接；所述第三电源的负极分别与开关管的源极、第四电容的负极、第五电容的负极和负载的一端连接，其正极分别与第一电容的负极和第四电源的负极连接；所述第四电源的正极与第二电感的另一端连接；所述第二二极管的阴极分别与第三二极管的阳极和第四电容的正极连接；所述第三二极管的阴极分别与第三电容的正极和第四二极管的阳极连接；所述第四二极管的阴极分别与第五电容的正极和负载的另一端连接；

其中，在单个输入的情况下，所述Z源变换器只需要一个电源，其他电源短接或输入值为零，即第一电源、第二电源、第三电源、第四电源和第五电源中保留任意一个电源作为输入，而其他四个电源短接或输入值为零；同理，在双输入的情况下，所述Z源变换器只需要两个电源，其他电源短接或输入值为零，即第一电源、第二电源、第三电源、第四电源和第五电源中保留任意两个电源作为输入，而其他三个电源短接或输入值为零；同理，在三输入的情况下，所述Z源变换器只需要三个电源，其他电源短接或输入值为零，即第一电源、第二电源、第三电源、第四电源和第五电源中保留任意三个电源作为输入，而其他两个电源短接或输入值为零；同理，在四输入的情况下，所述Z源变换器只需要四个电源，其他电源短接或输入值为零，即第一电源、第二电源、第三电源、第四电源和第五电源中保留任意四个电源作为输入，而其他电源短接或输入值为零；同理，在五输入的情况下，所述Z源变换器第一电源、第二电源、第三电源、第四电源和第五电源均保留。

所述第一电源和第一二极管依次串联构成一个支路，在同一个支路内，该第一电源和第一二极管的位置能够交换，但依据电流的流向必须是第一电源的正极串联第一二极管的阳极，或第一二极管的阴极串联第一电源的负极；所述第二电源和第一电感依次串联构成一个支路，在同一个支路内，该第二电源和第一电感的位置能够交换，但依据电流的流向必须是第一电感的另一端串联第二电源的负极，或第二电源的正极串联第一电感的一端；所述第四电源与第二电感的依次串联构成一个支路，在同一个支路内，该第四电源和第二电感的位置能够交换，但依据电流的流向必须是第四电源的正极串联第二电感的另一端，或第二电感的一端串联第四电源的负极。

本发明与现有技术相比，具有如下优点与有益效果：

1、本发明只用了一个开关管，实现了电压增益的倍增，降低了二极管和开关管的电压应力。

2、本发明提供了多个电源输入接口，在新能源和工业生产等领域具有重要的意义。

附图说明

图1是本发明所述多输入高增益Z源变换器的电路原理图。

图2a、图2b分别是本发明所述多输入高增益Z源变换器在开关管S导通和关断中两个主要阶段的等效电路图，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。