[发明专利]一种串联式多输入耦合电感升降压变换器

说明书

技术领域

本发明涉及一种串联式多输入耦合电感升降压变换器，属于电力电子变换器技术领域。

背景技术

能源危机和环境污染问题日益严重，新型能源的开发和利用受到世界各国的重视。热能温差电池、光伏电池、燃料电池等新能源发电设备的输出电压随环境条件的变化而在很宽范围内变换，而蓄电池、超级电容等储能设备随着充放电状态的不同，其端电压也在很宽的范围内变换，而单个新能源发电设备的输出电压很低，因此需要能够适应宽电压范围同时实现高升压的直流变换器。另一方面，太阳能、风能、等新型能源随环境的变化其输出功率、电压变化较大，电力供应不稳定、不连续，而燃料电池输出电压随负载的变化而发生变化，因此，为了确保连续可靠的给负载供电，需要将多种新能源彼此结合，构成优势互补的联合供电系统。

在升降压变换器中，由Buck变换器和Boost变换器级联构成的升降压变换器由于诸多优点获得了较多的研究和应用。文献“任小永，唐钊，阮新波，等.一种新颖的四开关Buck-Boost变换器[J].中国电机工程学报，2008，28(21)：15-19.”所研究的由Buck变换器和Boost变换器级联构成的升降压变换器只包含一个电感，拓扑结构简单，但输入和输出端电流断续，不适合热能温差发电、燃料电池等对纹波敏感的应用场合；文献“Rae-Young Kim and Jih-Sheng Lai.A seamless mode transfer maximum power point tracking controller for thermoelectric generator applications[J].IEEE Transactions on power electronics，2008，24(5)：2310-2318.”所研究的升降压变换器输入输出电流连续，但包含两个独立的电感，变换器体积重量大。同时，上述升降压变换器只能实现单个输入源到负载的功率变换，不能同时实现多个输入源和负载之间的功率变换。另一方面，升降压变换器中采用传统的Boost变换器，其升压比受到变换器中开关管最大占空比、电压和电流应力的限制，不适合用在要求高升压比的场合。而在要求高升压的场合，通常借助变压器实现升压，变换器结构复杂且变换效率低。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种串联式多输入耦合电感升降压变换器。

该变换器由N个升压电路、1个降压电路(20)和负载(R_o)组成，N为大于1的自然数，其中：

所述N个升压电路中的每个升压电路均是由输入源、滤波电感、开关管、二极管和电容组成，输入源的正极连接滤波电感的①端，滤波电感的②端连接二极管的阳极和开关管的漏极，二极管的阴极连接滤波电容的一端，滤波电容的另一端连接开关管的源极和输入源的负极，所述二极管的阴极和滤波电容相连的一端构成升压电路的正输出端，所述输入源的负极构成升压电路的负输出端；

所述N个升压电路的输出端彼此依次串联连接；

所述降压电路(20)由第一开关管(Q_o)、第一二极管(D_o)、N个滤波电感(L_o-1、L_o-2……L_o-N)和第一滤波电容(C_o)组成，所述N个滤波电感中的第K个滤波电感(L_o-K)的①端与第(K+1)个滤波电感(L_o-(K+1))的②端相连，其中K为小于N的自然数，第一开关管(Q_o)的漏极与第1个升压电路的正输出端相连，第一开关管(Q_o)的源极与第一二极管(D_o)的阴极以及第一滤波电感(L_o-1)的②端相连，第N滤波电感(L_o-N)的①端分别与第一滤波电容(C_o)的一端和负载(R_o)的一端相连，负载(R_o)的另一端分别与第一滤波电容(C_o)的另一端、第一二极管(D_o)的阳极以及第N个升压电路的负输出端相连；