[发明专利]一种高升压DC/DC变换器

说明书

技术领域

本发明涉及一种高升压DC/DC变换器，用于将低压直流电转换为电压较高的直流电，主要应用于高升压高效率场合，属于高升压DC/DC技术领域。

背景技术

高增益DC/DC变换器广泛应用于各种场合，如不间断电源、高强度放电灯、电动汽车、燃料电池并网发电、光伏并网发电等系统。在高升压场合，传统 Boost 变换器的占空比会达到极限，并且电压电流应力高、变换效率低、实际电压增益受等效串联电阻限制。为了实现高升压，已有相关文献对高升压DC/DC变换器进行了研究。Boost变换器级联可以提高电压增益，但存在主电路拓扑、控制、驱动复杂等不足，而且级联变换器的稳定性设计相对困难。有些学者提出将Boost变换器和隔离型变换器的输出串联提高电压增益，并且可以通过共用电感和开关管简化电路。然而，这类输出串联的高增益变换器存在以下不足：首先在于两个输出电容电压一般不相等，不便于归一化设计；其次，由于存在输出电容串联后单独给负载供电的工作模态，而电容串联后等效电容减小，在满足相同输出电压纹波条件下，需要采用较大容量的电容串联。

例如，文献[1] Y. Zhao, W. Li, and X. He ,“Single-phase improved active clamp coupled-inductor-based converter with extended voltage doubler cell,” IEEE Trans. Power Electron., vol. 27, no. 6, pp. 2869–2878, Jun. 2012.公开的高性能升压变换器，其中的变换器的二极管D_r、D_o的电压应力均等于输出电压380V，存在电压应力高、控制复杂的问题。再如，文献[2] H.-W. Seong, H.-S. Kim, K.-B. Park, G.-W. Moon, and M.-J. Youn, “High step-up DC-DC converters using zero-voltage switching boost integration technique and light-load frequency modulation control,” IEEE Trans. Power Electron., vol. 27, no. 3, pp. 1383–1400, Mar. 2012. 公开一种高性能升压变换器，但是存在输出电容电压不平衡的问题，在满足同样的输电电压纹波要求下，输出电容串联结构变换器的输出电容的容值和体积会较大。

发明内容

针对现有高升压DC/DC变换器存在的上述不足，本发明的目的是解决现有高升压DC/DC变换器器件存在电压应力高、控制复杂、输出电容电压不平衡的问题，提供一种器件电压应力低、电压增益高和效率高的新型高升压DC/DC变换器。

实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种高升压DC/DC变换器，其特征在于：由Boost电路单元和升压单元两部分组成；所述Boost电路单元由耦合电感原边L₁、第一开关管S₁和第二开关管S₂构成，耦合电感原边L₁的同名端接输入直流电压的正极，非同名端同时接开关管S₁的漏极和开关管S₂的源极；开关管S₂的漏极与升压单元的一端相连，升压单元的另一端接输出电容的一端，输出电容的另一端同时接开关管S₁的源极和电压源的负极，负载并联在输出电容两端；

所述升压单元由二极管、电容和耦合电感副边L₂组成受控直流电压源。

进一步，所述升压单元由二极管D、电容C和耦合电感副边L₂组成受控直流电压源；电容C一端同时接开关管S₂的漏极和耦合电感副边L₂的同名端，另一端同时接二极管D的阴极和输出电容C_o的一端，耦合电感副边L₂的非同名端和二极管D₁的阳极相连。