[实用新型]一种燃料电池系统的二次升压高增益直流-直流转换器

说明书

本实用新型针对现有技术的局限性，提供了一种燃料电池系统的二次升压高增益直流‑直流转换器，在直流‑直流升压斩波电路中加入了二次型升压电路以及与钳位电路相结合的倍压单元，既可以通过增大开关管占空比来提高输出电压，也可以通过设置耦合电感中初级绕组和次级绕组的变比来获得较高的升压比，实现了高电压输出，同时又有效抑制了耦合电感中的漏感在开关关断时产生的电压尖峰，减小了加在开关两端的电压；实现了在较小的占空比和较小的开关管电压应力的情况下进行高增益输出，提高了电路的工作可靠性和工作性能，克服了直流‑直流升压斩波电路升压时需工作在极大占空比条件下以及耦合电感的漏感在开关关断时产生的电压尖峰等技术问题。

技术领域

本实用新型涉及燃料电池技术领域，具体涉及一种燃料电池系统的二次升压高增益直流-直流转换器。

背景技术

目前，环境污染问题在化石燃料的大量使用下愈发严重，为了可持续性发展，全球各国不断开发新型及可再生能源，我国也推出了符合自身国情的新能源发展计划。其中新能源电动车产业中的燃料电池技术，相较于传统的电池技术，具有高能效、低噪音、低排放的优点，是最有应用前景的发电技术。

随着新能源电动汽车行业技术的突飞猛进，其电源稳定性和续航里程上的缺陷已经越来越不能满足市场的需求，致使发展受限。传统的燃料电池系统中的直流-直流转换器是由低电压等级转换为高电压等级的非隔离型变换器，它理论上采用传统的直流-直流升压斩波电路调整电路的占空比升高电压等级。但传统直流-直流升压斩波电路想要获得较高的电压倍数，则需要工作在较高占空比的情况，这导致开关管导通损耗较大，因此不适用于高增益场合。

传统的燃料电池系统的直流-直流转换器的增益并不能达到理想的高增益。而公告日为2020.10.09的中国发明专利：一种基于双耦合电感的高增益DC-DC变换器中，旨在解决单级开关电容升压能力不足的缺陷，同时通过钳位电路吸收耦合电感的漏感能量，避免开关器件过高的电压尖峰，降低开关器件的电压应力，减小变换器的损耗。

而公开日为2021.09.14的中国发明申请：一种高电压增益DC-DC直流变换器中，则提供了一种集成三绕组耦合电感和开关电容电路的高电压增益DC-DC直流变换器方案，试图运用耦合电感提高静态增益，结合其他原件整体产生非常高的电压转换比，提供额外的电压增益。

但上述现有技术的工作可靠性和工作性能仍有一定的提升改进空间，在仍燃料电池电能转换等高增益场合有一定的局限性。

实用新型内容

本实用新型为解决现有技术的局限性，提供了一种燃料电池系统的二次升压高增益直流-直流转换器。

为实现以上实用新型目的，采用的技术方案是：

一种燃料电池系统的二次升压高增益直流-直流转换器，一级升压电路、二级升压电路、倍压单元、钳位电路以及输出电路；其中：

所述一级升压电路的输入端连接外部输入电源，输出端连接所述二级升压电路的输入端；所述二级升压电路与所述钳位电路共享同一个电容，所述二级升压电路的输出端连接所述倍压单元的输入端；所述倍压单元的输出端连接输出电路。

相较于现有技术，本实用新型所提出的转换器在直流-直流升压斩波电路中加入了二次型升压电路以及与钳位电路相结合的倍压单元，使得该电路既可以通过增大开关管占空比来提高输出电压，也可以通过设置耦合电感中初级绕组和次级绕组的变比来获得较高的升压比，实现了高电压输出，同时又有效抑制了耦合电感中的漏感在开关关断时产生的电压尖峰，减小了加在开关两端的电压；该方案实现了在较小的占空比和较小的开关管电压应力的情况下进行高增益输出，提高了电路的工作可靠性和工作性能，克服了直流-直流升压斩波电路升压时需工作在极大占空比条件下以及耦合电感的漏感在开关关断时产生的电压尖峰等诸多技术问题。

作为一种优选实施例，包括电感L₁、二极管D₁、二极管D₂、电容C₁和开关管S；其中：