[发明专利]一种采用开关电感的二次型升降压变换器

说明书

本发明涉及一种采用开关电感的二次型升降压变换器，变换器连接在电源及负载之间，其包括：二次型BUCK‑BOOST电路和电感增益单元，二次型BUCK‑BOOST电路包括输入、输出侧电感、开关管和输入、输出侧电容，电感增益单元与输入侧电感并联，电感增益单元用于在开关管导通时，与输入侧电感共同蓄能；以及在开关管截止时，与输入侧电感共同向输入侧电容输出电能。由此在电感增益单元与输入侧电感的共同作用下可大幅度提升电源输入与输出的增益关系，同时也能降低输入电感电流应力，降低损耗，提高变换器效率。

技术领域

本发明涉及电力电子变换器技术领域，具体涉及一种采用开关电感的二次型升降压变换器。

背景技术

BUCK-BOOST变换器因其电路结构简单、元器件数量少、既能工作于升压模式、又能工作于降压模式等诸多优点，在电力、通信及仪器仪表等领域得到了广泛应用。但若要实现高的电压增益，占空比必须无限接近于1，极端的占空比不仅增加了开关管和二极管上的电压和电流应力，同时也降低了变换器的工作效率。因此，难以将其应用在光伏发电、燃料电池发电等需要高增益的场合。

二次型BUCK-BOOST变换器是电压增益与占空比呈二次关系的电路拓扑，能有效提升输出与输入的电压增益。但基本的二次型BUCK-BOOST变换器其电压增益也仅是普通BUCK-BOOST变换器的平方倍，对于电压增益的提升也十分有限。同时，基本二次型BUCK-BOOST变换器输入侧只有一个电感，输出所需能量都将通过输入电感传递，在增益很高的情况下电感电流将很大，由此带来了不可忽视的导通损耗。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种采用开关电感的二次型升降压变换器，旨在解决传统的二次型BUCK-BOOST变换器电压增益有限、输入电感电流应力大的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种采用开关电感的二次型升降压变换器，其连接在电源及负载之间，其包括：二次型BUCK-BOOST电路和电感增益单元，二次型BUCK-BOOST电路包括输入、输出侧电感、开关管和输入、输出侧电容，所述输入侧电感一端用于与所述电源正极连接，所述输入侧电感另一端与所述开关管的一端连接，所述开关管的另一端用于与所述电源的负极连接，所述开关管的控制端用于与外部控制器连接，所述输入侧电容的一端用于连接于所述电源正极，所述输入侧电容的另一端连接于所述输入侧电感的另一端，所述输出侧电感的一端与所述输入侧电容的一端连接，所述输出侧电感的另一端与所述开关管的另一端连接，所述输出侧电容与所述输出侧电感并联；电感增益单元与所述输入侧电感并联，所述电感增益单元用于在所述开关管导通时，与所述输入侧电感共同蓄能；以及在所述开关管截止时，与所述输入侧电感共同向所述输入侧电容输出电能。

进一步地，所述电感增益单元包括增益电感、第一二极管和第二二极管，所述第一二极管的阴极与所述开关管的一端连接，所述第一二极管的阳极与所述第二二极管的阳极和所述增益电感的一端连接，所述第二二极管的阴极与所述输入侧电感的一端连接，所述增益电感的另一端用于与电源正极连接，其中，所述开关管导通时，所述第一二极管导通，所述第二二极管截止，以使所述输入侧电感和增益电感并联蓄能；所述开关管截止时，所述第一二极管截止，所述第二二极管导通，以使所述输入侧电感和增益电感串联向所述输入侧电容输出电能。

进一步地，所述二次型BUCK-BOOST电路还包括第三二极管、第四二极管、第五二极管、第六二极管、第七二极管，所述第三二极管的阳极用于与所述电源的正极连接，所述第三二极管的阴极与所述第四二极管的阳极和所述第五二极管的阴极连接，所述第四二极管的阴极与所述第二二极管的阴极连接，所述第五二极管的阳极和所述第六二极管的阴极连接，所述第六二极管的阳极与所述第七二极管的阳极连接，所述第七二极管的阴极与所述负载的正极连接。

进一步地，所述开关管为全控型功率半导体器件。

进一步地，所述全控型功率半导体器件可以是MOSFET、IGBT、IGCT、GTO或GTR。