[发明专利]一种基于开关电感的准开关升压DC/DC变换器

说明书

技术领域

本发明涉及DC/DC变换器领域，具体涉及一种基于开关电感的准开关升压DC/DC变换器。

背景技术

随着能源效率越来越受到重视，新能源发电取得了长足的发展，然而像太阳能，风能和燃料电池等清洁能源发电的输出直流电压一般较低，无法直接用于逆变并网或某些高电压等级的负载供电，因此，需要高增益的DC/DC变换器来将低输出电压进行抬升。传统的Boost变换器因为结构简单常被用于升压电路，但要实现高增益，其开关管的占空比往往较大，这不利于系统的能源转换效率的提高。近年所提出的准开关升压网络，仅含用一个电感和一个电容，可以实现和传统Z源网络相同的升压能力，而将准开关升压网络用于DC-DC电路中，对其进行适当的改造，结合相应的开关电感升压技术，可以使其升压能力得到进一步的提升。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提出一种基于开关电感的准开关升压DC/DC变换器，具体技术方案如下。

一种基于开关电感的准开关升压DC/DC变换器，包括第一二极管、第一开关管、直流输入电源、第一电感、第二二极管、第三二极管、第四二极管、第二电感、第五二极管、电容、第六二极管、第二开关管、输出电容和负载；所述的第一二极管的阴极与直流输入电源的负极和第一开关管的源极连接；所述的直流输入电源的正极与第一电感的一端、第二二极管的阳极和第六二极管阳极连接；所述的第一电感的另一端与第三二极管的阳极、第四二极管的阳极连接；第三二极管的阴极与第二电感的一端、第二二极管的阴极连接；所述的第二电感的另一端与第四二极管阴极、第五二极管的阳极、第二开关管的漏极连接；所述的输出电容的一端、第六二极管的阴极和负载的一端连接；所述的第五二极管的阴极与第一开关管的漏极和电容的一端连接；所述电容的另一端与第一二极管的阳极、第二开关管的源极、输出电容的另一端和负载的另一端连。

本发明电路具体的连接方式为：所述的第一二极管的阴极与直流输入电源的负极和第一开关管的源极连接；所述的直流输入电源的正极与第一电感的一端、第二二极管的阳极和第六二极管阳极连接；所述的第一电感的另一端与第三二极管的阳极、第四二极管的阳极连接；第三二极管的阴极与第二电感的一端、第二二极管的阴极连接；所述的第二电感的另一端与第四二极管阴极、第五二极管的阳极、第二开关管的漏极连接；所述的输出电容的一端、第六二极管的阴极和负载的一端连接；所述的第五二极管的阴极与第一开关管的漏极和电容的一端连接；所述电容的另一端与第一二极管的阳极、第二开关管的源极、输出电容的另一端和负载的另一端连。

该变换器稳态输出时的电压增益G为：

其中V_o表示变换器负载侧的输出电压，V_i为输入直流电压源，D为占空比。

与现有技术相比，本发明电路具有如下优点和技术效果：相比于传统的Z源升压DC/DC变换器和开关电感型准Z源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，即相同的输入电压和输出电压条件下，本发明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，而且结构简单，两个开关管同步工作，控制方便，开关管和二极管的电压应力小，工作效率高，因此本发明电路具有很广泛的应用前景。

附图说明

图1是一种基于开关电感的准开关升压DC/DC变换器电路图。

图2是一个开关周期主要元件的电压电流波形图。

图3a、图3b是图1所示电路分别在第一开关管和第二开关管同时导通、第一开关管和第二开关管同时关断时，在一个开关周期内电路模态图。

图4是本发明实例中所述变换器与开关电感型准Z源DC/DC变换器、Z源升压DC/DC变换器和Boost变换器的V_o/V_i随占空比D变化的波形图。

图5是本发明电路在D＝0.25时稳态工作的相关变量的MATLAB/simulink仿真波形图。

具体实施方式

以下结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述说明，但本发明的实施方式不限于此。需指出的是，以下若有未特别详细说明之过程或参数，均是本领域技术人员可参照现有技术理解或实现的。