[发明专利]一种集成开关电容和Y源网络的DC-DC高电压增益变换器

说明书

本发明属于DC‑DC变换设备技术领域，涉及一种集成开关电容和Y源网络的DC‑DC高电压增益变换器，高通过控制开关导通占空比D实现输入直流电源和输出的能量交换，完成高电压增益,开关电容单元为传统开关电容结构变形得来，且与Y源网络集成结合；Y源单元为三绕组耦合电感组成，通过改变所述耦合绕组的匝数比，实现输出电压对所述直流电源电压的升压变换；其整体结果设计合理，使用安全，操作简单，具有较大的应用潜力，而且使用的器件较少，设计成本低，减少了器件损耗，提高了电路的工作效率，达到了设计要求的理想效果。

技术领域：

本发明属于DC-DC变换设备技术领域，涉及一种集成开关电容和Y源网络的DC-DC高电压增益变换器。

背景技术：

目前，能源危机和环境污染问题的不断加剧，促进了清洁能源与绿色能源的快速发展。光伏系统、燃料电池以及潮汐能发电等清洁能源转换技术都具有很大的发展前景，在实际应用中，这些电能转换电路结构需要有较高的效率和升压增益，但是由于能源转换过程中单个模块的升压能力太低，无法得到较高的输出电压。例如，太阳能发电是目前使用非常广泛的一种清洁能源，但是一个太阳能电池板的输出很低，许多光伏面板必须采用串-并联的方式进行联合输出，才能达到电力市场实际所需的电压值，但采取这样的方式，会使得整个供电系统故障率升高、整机体积过大且效率低。因此研究如何利用一个独立的模块得到稳定的高输出电压，成为了一个亟待解决的问题。文献“F.Z.Peng,“Z-SourceInverter,”IEEE Trans.Ind.Applicat.,vol.39,no.2,pp.504-510,Mar/Apr.2003.”所提出的Z源逆变器，同时实现了升压和并网功能，具有电路结构简单、安全性高的优点，且其在DC/DC变换器中的应用也得到了证明，但是Z源网络的自身拓扑结构反映出其升压能力有限，获得高升压的前提是有较高的直通占空比。随着研究的深入，出现了一些引入开关电感、耦合电感等单元模块来实现高电压增益的拓扑，但是因为漏感的原因会出现电路电压应力较高，升压效率低等问题。此外还可以通过多级电路进行级联，在较小的直通占空比情况下，获得较高的电压增益，但这样增加了电路中元器件的数量，增加了电路的复杂程度和设计成本、降低了变换器效率。在此基础上，文献“Y.P.Siwakoti,P.C.Loh,F.Blaabjerg,S.J.Andreasen and G.E.Town,Y-Source Boost DC/DC Converter for DistributedGeneration,in IEEE Transactions on Industrial Electronics,vol.62,no.2,pp.1059-1069,Feb.2015.”提出了一种Y源网络，使用三绕组耦合电感，可灵活改变其增益，使用的器件数量较小，具有较高的工作效率。因此，寻找一种在较低直通占空比下能够获得较高的电压增益且结构简单、工作效率高的DC-DC变换电路已经成为该领域的研究热点。

发明内容：

本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点，设计提供一种集成开关电容和Y源网络的高增益DC-DC变换器，在占空比较小的条件下，获得较高的电压增益，且其电压增益调节具有较大的自由度，而且电路结构中使用器件较少，工作效率高、故障率低，同时钳位结构能够吸收变压器漏感能量，钳制开关管S上产生的电压尖峰。