[发明专利]一种高增益电压型准Y源直流-直流变换器

说明书

本发明公开了一种高增益电压型准Y源直流‑直流变换器，结合Y源网络和Boost阻抗网络，利用Y源网络中的三绕组变压器灵活地确定电路电压增益，并可以在相同的占空比下实现更高的升压。从而改进传统Boost变换器只能通过提高占空比来得到较高的输出电压，但同时会导致输出二极管和开关管的电流峰值增大，导通损耗及电容冲击变大，电路的变换效率低和使用寿命短的问题，使得变换器具有高变换效率、高电压增益的优点，并且电路结构简单可靠。

技术领域

本发明涉及直流-直流变换器技术领域，更具体的说是涉及一种高增益电压型准Y源直流-直流变换器。

背景技术

随着人类社会的发展，工业生产导致全世界的能源消耗越来越多，以化石燃料为代表的不可再生能源储备迅速减少导致供应短缺现象日益严重。因此可再生能源以其清洁、可持续发展的特点成为众多学者研究的热点，而对于新能源的发电方式，无论是光伏发电，还是燃料电池发电，其输出电压波动较大，所以需要通过高增益比的直流-直流变换电路保证输出电压为较高的稳定直流电压。目前，应用广泛的直流-直流变换器包括直接式电路和变压器隔离式电路，它们可以实现直流电压的变换，但同时存在功率开关共态导通或关断时会引起电源的短路或开关器件的过压击穿、可靠性差以及升压能力比较低的缺点。而基于传统阻抗源变换器思想的电压型/电流型阻抗源直流变换器可以克服前述电路可靠性差的缺陷，但是其升压能力有限，若要进一步提升电压增益，则需要进行阻抗源网络的级联，这样不仅使得电路成本大大提高，也使得变换器的控制相对复杂。

因此，如何提供一种电压增益高、电路简单同时可靠性高的直流-直流变换器是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了基于Y源变换器思想的一种高增益电压型准Y源直流-直流变换器，将Y源网络与传统Boost阻抗网络相结合，可以实现无级调节输出直流电压，同时避免功率开关共态导通时造成电源短路以及开关器件的损坏，电路结构简单，体积小、重量轻、升压能力强并且可靠性高。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种高增益电压型准Y源直流-直流变换器，包括，直流电压源、电力电子开关、Boost网络、准Y源网络和直流负载；所述直流电压源连接所述电力电子开关、所述Boost网络、所述准Y源网络和所述直流负载；所述准Y源网络嵌入连接至所述Boost网络中；所述Boost网络连接所述直流负载；所述电力电子开关连接所述Boost网络和所述准Y源网络。

优选的，所述准Y源网络由电感L₁、三绕组耦合电感、电容器C₁和电容器C₂构成；所述电感L₁连接所述电容器C₁和所述三绕组耦合电感；所述三绕组耦合器与所述电容器C₂相连。

优选的，设置有两个所述电力电子开关，所述电力电子开关为IGBT模块、功率MOSFET或由功率二极管和全控型电力电子器件反并联构成。

优选的，所述直流电压源为蓄电池组、燃料电池、分布式电源或经过不可控整流滤波的交流电源。

优选的，两个所述电力电子开关采用互补式通断控制方式，实现电路的简单控制。

优选的，所述电力电子开关通过调节占空比来调节输出电压增益，同时也可以通过选择合适的耦合电感的匝数比来适当的提高变换器的增益比。

优选的，所述准Y源网络中的所述三绕组耦合电感采用E型磁芯，缩小了电路的体积，同时在一定程度上减小了漏感，降低了漏感对电路的影响。

优选的，所述一种高增益电压型准Y源直流-直流变换器具有直通和非直通两种工作状态。