[发明专利]三绕组耦合电感ZVS/ZCS双管升压变换器

说明书

技术领域

本发明涉及三绕组耦合电感ZVS/ZCS双管升压变换器，属于电力电子变换器领域。

背景技术

受到能源短缺与环境问题的双重压力，新能源发电因其清洁性受到广泛关注和研究，为了将单块光伏电池、燃料电池并入电网，需要使用高增益、高效率直流变换器大幅度提升直流电压等级。传统Boost变换器升压能力十分有限，随着增益的升高，占空比逐渐变大，电感电流纹波变大，需要的电感也随之变大；且应用在高输出电压场合时，功率开关管电压应力，电流应力较大，开关管导通损耗大；输出侧二极管电压应力大，且二极管硬关断，反向恢复问题和EMI问题十分严重，变换效率较低。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述背景技术的不足，提供了三绕组耦合电感ZVS/ZCS双管升压变换器，所述变换器体积小但转换效率高，且主功率开关管电压应力，电流应力小；功率开关管均能实现零电压开通，开关损耗小；功率二极管均能实现零电流自然关断，不存在反向恢复问题，EMI干扰较小。

本发明为实现上述发明目的采用如下技术方案：

    三绕组耦合电感ZVS/ZCS双管升压变换器，包括直流电源、第一升压电路、第二升压电路、第一电荷泵升压单元、第一开关电路和负载；所述直流电源输出的电压分为两路输出，其中一路经第一升压电路初步升压后输入第一电荷泵升压单元，经第一电荷泵升压单元二次升压后经第一开关电路输入至负载的一端；另一路经第二升压电路初步升压后输入至负载另一端，在负载的两端还并联一输出滤波电容。

    作为本发明的进一步优化方案，还包括第一、第二箝位回路；所述第一升压电路包括第一电感和第一开关管，所述第二升压电路包括第二电感和第二开关管；第一电感的一端和第二开关管的漏极接至直流电压源正极，第二电感的一端和第一开关管的源极接至直流电压源负极，第一电感的另一端接至第一开关管的漏极，第二电感的另一端接至第二开关管的源极，第一升压电路的第一开关管由第一箝位回路箝位，第二升压电路的第二开关管由第二箝位回路箝位。

    作为本发明的进一步优化方案，所述第一箝位回路包括第一箝位电容和第三开关电路，所述第二箝位回路还包括第二箝位电容和第四开关电路，所述的第一箝位电容一端与输入直流源正极相连，第一箝位电容的另一端与第三开关电路的一端相连；第三开关电路的另一端与第一开关管的漏极相连，所述的第二箝位电容一端与输入直流源负极相连，第二箝位电容的另一端与第四开关电路的一端相连，第四开关电路的另一端与第二开关管源极相连。

    作为本发明的进一步优化方案，所述第三开关电路为第三开关管，所述第四开关电路为第四开关管，第一箝位电容的另一端与第三开关管的漏极相连，第三开关管的源极与第一开关管的漏极相连；第二箝位电容的另一端与第四开关管的源极相连，第四开关管的漏极与第二开关管的源极相连。

    作为本发明的进一步优化方案，所述的第一电荷泵升压单元包括第三电感、第一电荷泵二极管和第一电荷泵电容，所述第一开关电路为二极管，其中，第一箝位电容的另一端接至第一电荷泵二极管的阳极，第一电荷泵二极管的阴极分别与二极管的阳极以及第一电荷泵电容的一端连接，二极管的阴极接至负载的一端，第一电荷泵电容的另一端与第三电感的一端相连，第三电感的另一端与第一电感的一端连接；所述第一电感、第二电感与第三电感构成耦合电感，其中第一电感与输入侧直流源正极相连的一端、第三电感与第一电感相连的一端和第二电感与第二开关管的源极相连的一端为耦合电感的同名端。

    作为本发明的进一步优化方案，所述的第一电荷泵升压单元包括第三电感、第一电荷泵二极管和第一电荷泵电容，所述第一开关电路为二极管，其中，第一箝位电容的另一端接至第一电荷泵二极管的阳极，第一电荷泵二极管的阴极分别与二极管的阳极以及第一电荷泵电容的一端连接，二极管的阴极接至负载的一端，第一电荷泵电容的另一端与第三电感的一端相连，第三电感的另一端与第三开关管的漏极连接；所述第一电感、第二电感与第三电感构成耦合电感，其中第一电感与输入侧直流源正极相连的一端、第三电感与第三开关管漏极相连的一端和第二电感与第二开关管的源极相连的一端为耦合电感的同名端。