[发明专利]一种基于耦合电感的高增益PWM直流升压变换器

说明书

本发明提供了一种基于耦合电感的高增益PWM直流升压变换器，用于解决现有技术中电路复杂和结构不灵活的技术问题。电路包括：直流电源(V_in)、第一开关管(S₁)、第二开关管(S₂)、第一二极管(D₁)、第二二极管(D₂)、第三二极管(D₃)、第一电容器(C₁)、第二电容器(C₂)、第三电容器(C₃)、第四电容器(C₄)、一个负载(R_L)和一个含有第一绕组(N₁)、第二绕组(N₂)和第三绕组(N₃)的耦合电感器。直流升压变换器中第一开关管(S₁)和第二开关管(S₂)互补导通，通过调节开关管的导通占空比可以改变输入输出电压比。直流升压变换器的理想电压增益为(2+n₂+n₃)/(1‑d)。

技术领域

本发明涉及PWM直流变换器技术领域，尤其涉及一种基于耦合电感的高增益PWM直流升压变换器。

背景技术

随着新能源发电和储能技术的发展与普及，业界对高增益升压型DC-DC功率变换器的需求越来越强烈。利用级联型DC-DC变换器可实现较高的升压比，但基本的级联型Boost或Buck-Boost变换器具有结构复杂和控制较难的问题。理论上，当Boost或Buck-Boost变换器的占空比足够大时可以达到很高的电压增益，但实际应用中由于效率和开关管压力的限制，变换器的占空比通常不会大于0.8，因此这一设想也是不现实的。另外，利用具有高匝数比的变压器也可以实现高升压比，但基于变压器的高升压比变换器通常是基于全桥结构设计的，全桥结构中4个开关管的使用不但增加了电路的复杂度和成本，同时也增加了驱动和控制电路的设计难度。虽然还可以利用开关电容网络来实现高升压比，但开关电容变换器在电压调制方面存在天然的缺陷。因此，如何设计出一款电路简单、结构灵活、容易实现的高增益升压变换器仍然是个有待解决的问题。

发明内容

本发明实施例提供了一种基于耦合电感的高增益PWM直流升压变换器，电路简单、结构灵活、容易实现。

本发明实施例提供的一种基于耦合电感的高增益PWM直流升压变换器，包括：

一个直流电压源；

第一开关管和第二开关管，所述第一开关管的源极与所述直流电压源的负极连接；所述第二开关管的源极与所述第一开关管的漏极连接；

第一二极管，所述第一二极管的阳极与所述第二开关管的漏极连接；

第二二极管，所述第二二极管的阳极与所述第一二极管的阴极连接；

第三二极管，所述第三二极管的阳极与所述第二二极管的阴极连接；

一个耦合电感器，所述耦合电感器包括第一线圈、第二线圈和第三线圈；所述耦合电感器中第一线圈的同名端与所述直流电压源的正极连接，异名端同时与所述第一开关管的漏极和所述第二开关管的源极连接；所述耦合电感器中第二线圈的同名端同时与所述第一开关管的漏极和所述第二开关管的源极连接；

第一电容器，所述第一电容器的一端同时与所述耦合电感器中第一线圈的同名端和所述直流电压源的正极连接，另一端同时与所述第一二极管的阳极、所述第二开关管的漏极、以及所述耦合电感器中第三线圈的异名端连接；

第二电容器，所述第二电容器的一端与所述耦合电感器中第二线圈的异名端连接，另一端同时与所述第二二极管的阳极和所述第一二极管的阴极连接；

第三电容器，所述第三电容器的一端与所述耦合电感器中第三线圈的同名端连接，另一端同时与所述第三二极管的阳极和所述第二二极管的阴极连接；