[发明专利]一种多谐振网络单元的隔离型高增益直流变换器

说明书

本发明公开了一种多谐振网络单元的隔离型高增益直流变换器，包括输入电源Vg，第一开关管S1，有源嵌位电路，多绕组变压器T，输出电容Co，输出二极管Do和负载R；多绕组变压器T包括一个原边绕组Tp，以及多个副边绕组Tk，k为正整数；有源嵌位电路包括第一电容C_r，第二开关管S2，以及谐振电感L_r；还包括准倍压结构，准倍压结构包括准倍压电容C_k和准倍压二极管D_k；第一开关管S1和第二开关管S2的开关逻辑为互补开通。本发明具有结构简单，开关管较少，能够减小二极管的电压应力，实现二极管的零电流断开，减少变压器的匝比；能够实现原边开关管零电压开通，减少其电压应力；实现功率管的软开关，减小开关损耗和EMI干扰等优点。

技术领域

本发明涉及光伏新能源、燃料电池以及不间断电源等技术领域，特别的涉及一种多谐振网络单元的隔离型高增益直流变换器。

背景技术

目前，能源危机和环境问题越来越多的受到关注。各国政府都争相致力于绿色新能源中。其中光伏新能源因零污染、无噪声、设备安装方便和潜能巨等优点，在全世界范围内广泛使用。以两级式光伏并网发电系统为例，由于受限光伏电池特性的影响，光伏电池不能串联过多，通常的光伏组件模块输出电压为33～50V，功率约为100W～300W。为了将电压提升到常规的直流母线电压(350V～400V)，需要利用高增益直流变换技术。此外高增益直流变换技术不仅应用在新能源光伏领域中，还应用在燃料电池和不间断电源领域中。

最典型的Boost变换器被广泛应用在升压领域中，理论上当占空比接近1时，它的电压增益无穷大，但伴随着开关电压应力大、二极管反向恢复严重、效率低和严重的EMI等问题。因此新的高增益直流变换技术被提出，比如利用耦合电感、开关电容、倍压单元和自举电路等。此类方法在实现高增益的同时，且具有高效率和高功率密度等优点，但是缺乏电气设备安全的考虑，譬如，太阳能光伏板与大地之间易形成的寄生电容，从而为漏电流提供共模通道，因此当其流过关联设施或是被人接触光伏板的导电部分都会造成安全问题。迄今为止在美国的光伏电站仍禁止使用非电气隔离的逆变器(美国标准UL1741-2010)，无变压器隔离的光伏逆变器仅有极少量的公司获取了美国认证。而具有电气隔离的高增益变换器，通常具有变换器结构复杂(开关元件数量较多)，开关管和二极管的电压应力大或是未完全实现所有功率管的软开关。因而，设计开发出一种高增益、具有变压器隔离、开关管电压应力低且电路结构简单的全软开关高增益直流变换器具有重要意义。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是：如何提供一种结构简单，开关管较少，能够减小二极管的电压应力，实现二极管的零电流断开，减少变压器的匝比；能够实现原边开关管零电压开通，减少其电压应力；实现功率管的软开关，减小开关损耗和EMI干扰的多谐振网络单元的隔离型高增益直流变换器。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：

一种多谐振网络单元的隔离型高增益直流变换器，其特征在于，包括输入电源Vg，第一开关管S1，有源嵌位电路，多绕组变压器T，输出电容Co，输出二极管Do和负载R；所述多绕组变压器T包括一个原边绕组Tp，以及多个副边绕组Tk，k为正整数；所述原边绕组Tp的同名端连接至所述输入电源Vg，所述原边绕组Tp的另一端连接至所述第一开关管S1的漏极；所述输入电源Vg的另一端与所述第一开关管S1的源极相连并接地；

所述有源嵌位电路包括第一电容C_r，第二开关管S2，以及连接在所述输入电源Vg和所述原边绕组Tp的同名端之间的谐振电感L_r；所述第一电容C_r的一端连接在所述输入电源Vg和所述谐振电感L_r之间，另一端与所述第二开关管S2的漏极相连，所述第二开关管S2的源极连接至所述原边绕组Tp和所述第一开关管S1的漏极之间；