[实用新型]一种非串联级联的N次型Boost变换器

说明书

技术领域

本实用新型涉及电力电子变换器技术领域，具体涉及一种非串联级联的N（N≥2，且N为整数）次型Boost变换器。

背景技术

随着工业的发展，对能源的需求原来越多，分布式能源系统得到了越来越多的关注。在分布式能源并网所需技术中，电力电子变换器是必不可少。然而在众多分布式能源系统例如太阳能发电系统和风能发电系统中，单块太阳能电池或者单个风机提供的电压与电网电压相比非常低，为了更好地实现并网，就需要一级高效率、高增益、性能稳定的升压电力电子变换器把低电压直流电转换为适合实际需要的高压直流电。

此外，在不间断电源系统和燃料电池系统中，对升压变换器增益的要求也越来越高。

目前最常用的升压变换器是传统Boost变换器，它虽然结构简单，但是升压范围十分有限，通常升压倍数都在十倍以内，很难满足高增益的变换要求。利用耦合电感技术实现的单管高增益变换器虽然可以实现变换器增益的提高，但是输入电流纹波较大。利用交错并联技术可以减小输入电流纹波但是不能实现变换器增益的拓展。为实现增益拓展，还可以使用开关电容技术，这种技术电路结构简单，容易实现，但是存在着开关管电流尖峰冲击大，电压增益有限的缺点。虽然通过多级开关电容结构可以进一步拓展变换器的电压增益，但是电路结构会变得非常复杂。通过将传统Boost变换器逐级串联的方法可以得到高增益的变换器，但是开关管数量大大增加，造成成本升高，系统稳定性降低。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种非串联级联的N（N≥2，且N为整数）次型Boost变换器。

本实用新型通过如下技术方案实现：

一种非串联级联的N次型Boost变换器，主要包括输入电路单元，开关切换单元，N-1个升压电路单元和输出电路单元，其中N≥2，且N为整数。

所述输入电路单元包括输入电源和第一功率电感；

所述N-1个升压电路单元，每个升压电路单元都由两个二极管、一个升压电感和一个中间储能电容构成；

所述输出电路单元包括第一二极管、第一电容和负载。

所述开关切换单元由一个开关管构成。

其中，输入电源的正极分别与第一功率电感的一端和第一升压电路单元的第一二极管的阳极连接；

第一功率电感的另一端分别与第一升压电路单元的中间储能电容的一端和第一升压电路单元的第二二极管的阳极连接；

第一升压电路单元的第二二极管的阴极分别与第一升压电路单元的第一二极管的阴极、第一升压电路单元的升压电感的一端和第二升压电路单元的第一二极管的阳极连接；

第一升压电路单元的升压电感的另一端分别与第二升压电路单元的中间储能电容的一端和第二升压电路单元的第二二极管的阳极连接；

第二升压电路单元的第二二极管的阴极分别与第二升压电路单元的第一二极管的阴极、第二升压电路单元的升压电感的一端和第三升压电路单元的第一二极管的阳极连接；

第二升压电路单元的升压电感的另一端分别与第三升压电路单元的中间储能电容的一端和第三升压电路单元的第二二极管的阳极连接；

第三升压电路单元的第二二极管的阴极分别与第三升压电路单元的第一二极管的阴极、第三升压电路单元的升压电感的一端和第四升压电路单元的第一二极管的阳极连接；

同理，第N-2升压电路单元的第二二极管的阴极分别与第N-2升压电路单元的第一二极管的阴极、第N-2升压电路单元的升压电感的一端和第N-1升压电路单元的第一二极管的阳极连接；

第N-2升压电路单元的升压电感的另一端分别与第N-1升压电路单元的中间储能电容的一端和第N-1升压电路单元的第二二极管的阳极连接；

第N-1升压电路单元的第二二极管的阴极分别与第N-1升压电路单元的第一二极管的阴极和第N-1升压电路单元的升压电感的一端连接；

开关管的漏极分别与第一二极管的阳极、所有升压电路单元的中间储能电容的另一端和第N-1升压电路单元的升压电感的另一端连接；

第一二极管的阴极分别与第一电容的一端和负载的一端连接；

输入电源的负极分别与开关管的源极、第一电容的另一端和负载的另一端连接。

与现有技术相比本实用新型具有如下优点：

本实用新型只需用一个开关管，且在没有采用逐级串联连接方式的条件下，即可实现变换器增益的大幅提高，即实现输出电压为输入电压的倍，其中D为本实用新型提供的变换器工作时功率开关管工作的占空比，结构简单，控制方便；