[发明专利]一种双开关高升压比直流变换器

说明书

本发明涉及一种双开关高升压比直流变换器。包括直流输入电源，第一开关管、第二开关管，第一二极管、第二二极管、第三二极管，第四二极管、第五二极管，第一电感、第二电感，第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第五电容及负载。本发明的双开关直流变换器与传统的单开关升压变换器相比，在相同的占空比情况下具有更高的升压变比，且开关管电压应力小，控制方便，非常适合于非隔离可再生能源发电系统。

技术领域

本发明涉及一种双开关高升压比直流变换器。

背景技术

随着能源危机和环境污染问题日益严重，太阳能、风能、燃料电池等新能源和可再生能源的开发和利用得到越来越广泛的关注，新能源发电系统已成为世界各国关注和研究的热点。由于单个燃料电池、光伏电池模块、蓄电池等输出电压较低，为了将这些电源并入电网，或者用作不间断电源，需要使用高增益DC/DC变换器提升电压等级以满足后级逆变的需要。

传统的Boost变换器并不能提供一个很大的电压增益，极短的关断时间会带来很大的峰值电流，从而增加导通和开关损耗，而且还会造成变压器电感电流纹波增大，稳定性下降等问题，因此高增益直流功率变换技术已经成为这些应用场合的关键技术之一。

高增益直流变换器由隔离型和非隔离型两种，隔离型直流变换器可以通过增加高频变压器的匝比提升电压，但是过高的匝比会影响变压器的线性度，同时变压器的漏感会在开关管上引起很大的尖峰电压,开关损耗大、变换效率低。为了获得高增益，同时兼有较大的变换效率和较小的体积，非隔离型变换器得到了广泛的研究。

发明内容

本发明的目的在于提供一种双开关高升压比直流变换器，通过控制第一、第二开关管的占空比D可以实现直流输入电源V_in对负载供电，使得开关管变换器的电压增益为M＝5/(1-D)，远高于传统升压变换器(Boost变换器)的电压增益M＝1/(1-D)。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种双开关高升压比直流变换器，包括直流输入电源、第一至第二开关管、第一至第五二极管、第一至第二电感、第一至第五电容、负载；直流输入电源的正极分别与第一电感的一端、第二电感的一端连接，直流输入电源的的负极分别与第一开关管的一端、第二开关管的一端、第五二极管的阴极连接，第一电感的另一端与第二电容的负极、第一开关管的另一端连接，第二电感的另一端与第四电容的负极、第五电容的正极、第二二极管的阳极、第二开关管的另一端连接，第二电容的正极与第二二极管的阴极、第三二极管的阳极、第三电容的负极连接，第三二极管的阴极与第四二极管的阳极、第四电容的正极连接，第三电容的正极与第一二极管的阳极、第四二极管的阴极连接，第一二极管的阴极与第一电容的正极、负载的一端连接，第一电容的负极、负载的另一端与第五电容的负极、第五二极管的阳极连接。

在本发明一实施例中，该直流变换器的工作方式为：设第一开关管、第二开关管占空比均为D，且两个开关管在一个开关周期内至少有一个开关管导通，即两个开关管驱动信号互有交叠；通过控制第一开关管、第二开关管的占空比D可以实现直流输入电源对负载供电，使得所述直流变换器的电压增益达到M＝5/(1-D)。

在本发明一实施例中，该直流变换器的具体工作方式如下：

(t₀-t₁)阶段：第一开关管、第二开关管均导通，直流输入电源对第一电感、第二电感充电，第一电感、第二电感电流均线性上升，第一电容给负载供电；

(t₁-t₂)阶段：t₁时刻，第一开关管关断，第二开关管导通，第一电感续流，其电流线性下降，此时续流路径有两条：①第一电感与直流输入电源、第二电容、第三电容、第五电容串联，经过第二开关管、第一二极管给负载供电；②第一电感与直流输入电源、第二电容串联，经过第二开关管、第三二极管给第四电容充电；第二电感两端电压为直流输入电源输出电压值V_in，第二电感继续线性充电；