[发明专利]基于L‑C‑D结构的高增益低应力升压变换器

说明书

技术领域

本发明涉及一种升压变换器，尤其是涉及一种基于L-C-D结构的高增益低应力升压变换器。

背景技术

近年来，传统化石能源消耗带来的能源危机和环境问题，促进新能源发电技术的迅速发展。在新能源系统中，光伏电池、燃料电池应用广泛，但其输出电压较低，需要通过升压变换器将电压升到更高的电压等级才能满足后级直流母线的要求。传统的Boost电路因结构简单而被广泛应用，但其升压比不高，而传统的高增益升压变换器存在开关电压应力高、结构复杂、电路损耗大等不足。带泵升电容的电感电容结构通过利用电感电容并联充电、串联放电的特性，能够提高电压增益；L-C-D结构不仅能够提高电压增益，而且具有低电压应力的特点。本发明提出了一种基于L-C-D结构的高增益低应力直流变换器。充分利用泵升电容和L-C-D结构在提升增益方面的优势，同时，利用开关电容的分压作用减小了开关电压应力，降低了电路损耗，而且拓扑结构简单，采用单开关实现电路工作模态转换，有效降低成本。

1.传统的Boost电路因结构简单但升压比不高，高占空比运行会带来功率开关电压应力以及电流峰值变大从而增加导通损耗，同时带来明显的二极管反向恢复问题。

2.传统的非隔离高增益升压变换器存在开关电压应力高、结构复杂、电路损耗大等不足。

3.在隔离型直流升压变换器中，过高的匝数比会影响变压器的线性度，也会增加变压器的漏感，从而增加开关损耗和电磁干扰，并会增大开关管在关断期间的电压尖峰。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于L-C-D结构的高增益低应力升压变换器。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于L-C-D结构的高增益低应力升压变换器，包括泵升电路、L-C-D结构电路和输出电路，所述泵升电路的输入端与电源连接，输出端与L-C-D结构电路的一端连接，所述L-C-D结构电路的另一端与电源连接，再一端通过输出电路与负载连接。

所述L-C-D结构电路包括第二电感、第一开关电容、第二开关电容、第二二极管、第三二极管和主开关，所述第二二极管、第一开关电容、第二电感、主开关、第三二极管和第二开关电容依次连接，且所述第二开关电容的两端分别与第二二极管和第三二极管的阳极连接；

所述主开关导通时，第二电感充电，第一开关电容与第二开关电容串联向负载放电，输出电路储能，

所述主开关断开时，第二电感和泵升电路给第一开关电容和第二开关电容充电，由输出电路直接向负载放电。

所述主开关为场效应管。

所述泵升电路包括泵升电容、第一电感和第一二极管，所述第一二极管的阴极和泵升电容的一端连接，阳极分别与第一电感的一端和电源连接，所述泵升电容的另一端与第一电感的另一端连接，以及通过第四二极管和主开关连接；

所述主开关导通时，第一二极管、第四二极管正向偏置，第二二极管和第三二极管反向偏置，第一电感、第二电感和泵升电容分别通过独立回路并联充电，第一开关电容与第二开关电容串联向负载放电，输出电路储能，

所述主开关断开时，第二二极管和第三二极管正向偏置，第一二极管、第四二极管反向偏置，电源、第一电感、第二电感、以及泵升电容一起给第一开关电容与第二开关电容充电，由输出电路直接向负载放电。

所述输出电路和L-C-D结构电路之间设有续流二极管，该续流二极管的阳极与第二二极管的阴极连接，阴极与输出电路连接。

所述输出电路为滤波电容，该滤波电容的两端分别与续流二极管的阴极和第三三极管的阳极连接。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1)通过合理利用泵升电容以及L-C-D结构单元实现高升压比。

2)利用开关电容的分压作用减小了主开关S的电压应力，降低电路损耗。

3)电路拓扑结构简单，采用单开关实现电路工作模态转换，控制方便。

附图说明

图1为本发明的主要结构示意图；

图2为本发明的实施电路示意图；

图3为本发明工作状态的主要波形示意图；

图4为主开关导通时的等效电路示意图；

图5为主开关关断时的等效电路示意图；

图6为本发明的仿真波形示意图；

其中：1、泵升电路，2、L-C-D结构电路，3、输出电路。

具体实施方式