[发明专利]一种适用于光伏直流升压系统的高变比DC-DC变换器及方法

权利要求书

1.一种适用于光伏直流升压系统的高变比DC-DC变换器，其特征在于：所述DC-DC变换器在1:3变压器匝比的条件下实现15倍的电压增益；所述变换器内集成三级升压转换电路；第一级升压变换电路为boost电路，通过第一电感L₁的储能与释放，将输入电压V_in升压至电容C₁两端电压V_C1；第二级升压变换电路为变压器匝比升压电路，将电容C₁两端电压V_C1通过变压器匝比被升压至变压器高压侧电压NV_C1；第三级升压变换电路为buck-boost电路，当升压变换电路占空比大于0.5时，通过第二电感L₂每个开关周期内的能量转移原理，实现升压转换，将变压器高压侧电压NV_C1升压至输出电压V_o；

所述第一级升压变换电路包括：位于输入侧的第一电感L₁，第一二极管D₁和第二二极管D₂，由第一至第四共4个开关管S₁~S₄构成有源全桥结构和电容C₁；第一电感L₁一端连接输入电压V_in，另一端连接至第一二极管D₁和第二二极管D₂的正极；电容C₁的正极连接至第一开关管S₁和第三开关管S₃的漏极，电容C₁的负极连接至输入电压的负极；输入电压V_in首先通过由第一电感L₁、第一二极管D₁和第二二极管D₂、第一开关管S₁和第三开关管S₃的反并联二极管以及电容C₁构成的回路将输入电压V_in升压到电容C₁两端电压V_C1，转换过程为每个开关周期将第一电感L₁中存储的能量释放到电容C₁中；

所述第二级升压变换电路中，高频变压器为T_r，匝比为1:3，变压器T_r的原边接至全桥结构的两个中间点；第二电感L₂位于变压器T_r的副边，且第二电感L₂为变压器漏感与串联电感之和；所述第三级升压变换电路由第五开关管S₅和第六开关管S₆、第三二极管D₃和第四二极管D₄构成副边桥式电路、输出电容C₂和等效负载R_o，且T_r的副边绕组与副边桥式电路的两个中间点连接。

2.一种如权利要求1所述的适用于光伏直流升压系统的高变比DC-DC变换器的实现方法，其特征在于，步骤如下：

（1）输入电压V_in首先通过由第一电感L₁、第一二极管D₁和第二二极管D₂、第一开关管S₁和第三开关管S₃的反并联二极管以及电容C₁构成的回路将输入电压V_in升压到电容C₁两端电压V_C1，转换过程为每个开关周期将电感L₁中存储的能量释放到电容C₁中；

（2）再通过变压器匝比，将电容C₁两端电压V_C1升压至变压器高压侧电压NV_C1；

（3）最后通过第二电感L₂、第五开关管S₅和第六二关管S₆、第三二极管D₃和第四二极管D₄以及输出电容C₂构成的回路，当这一回路的占空比大于0.5时，将变压器高压侧电压NV_C1升压至变换器输出电压V_o。