[发明专利]一种高增益开关电容功率变换器

说明书

本发明公开了一种高增益开关电容功率变换器，包括直流电压源、公共开关管、开关电容单元和负载，其中，上述开关电容单元通过不同接口分别与上述直流电压源、上述负载和上述公共开关管连接，上述负载一端连接上述开关电容单元且另一端连接上述直流电压源，上述公共开关管一端连接上述开关电容单元且另一端同时连接上述负载和上述直流电压源。可见，本发明将公共开关管作为开关，通过增加或减少开关电容单元来调整增益，开关电容单元结构简单，比具有高匝数比的变压器的体积更小，且比耦合电感成本更低。

技术领域

本发明涉及直流功率变换器技术领域，特别涉及一种高增益开关电容功率变换器。

背景技术

随着电池储能和超级电容等分布式储能系统的发展和普及，高增益DC-DC功率变换器越来越受到重视。理论上，当PWM升压型变换器的占空比足够大时可以达到很高的电压增益。但实际应用中由于开关管压力和损耗的限制，PWM变换器的占空比通常不会大于0.8。此外，可以利用级联型DC-DC变换器来实现升压比，但级联型Boost或Buck-Boost高阶变换器的动态模型和控制策略尚不成熟。现有技术中，是利用具有高匝数比的变压器或耦合电感来实现，但是笨重的高匝数比变压器和耦合电感会带增大变换器的体积和增加成本。

综上所述，如何减少高增益升压变换器的体积和成本是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种高增益开关电容功率变换器，可以减少高增益升压变换器的体积和成本。其具体方案如下：

一种高增益开关电容功率变换器，包括直流电压源、公共开关管、开关电容单元和负载，其中，所述开关电容单元通过不同接口分别与所述直流电压源、所述负载和所述公共开关管连接，所述负载一端连接所述开关电容单元且另一端连接所述直流电压源，所述公共开关管一端连接所述开关电容单元且另一端同时连接所述负载和所述直流电压源。

优选的，所述开关电容单元包括一个开关管，第一电容器、第二电容器、第一二极管、第二二极管和第三二极管，其中，所述第一电容器和所述第二电容器均包括正极和负极，所述第一二极管的阳极同时与所述第一电容器的负极和所述开关管的漏极连接，所述第二二极管的阴极与所述第一电容器的正极连接，所述第二电容器的正极同时与所述第一二极管的阴极和所述第二二极管的阳极连接，所述第二电容器的负极同时与所述开关管的源极和所述第三二极管的阳极连接，所述第三二极管的阴极与所述公共开关管的漏极连接；

所述负载的一端同时与所述直流电压源的负极和所述公共开关管的源极连接，另一端与所述第一电容器的正极连接。

优选的，所述开关电容单元数量为n，其中，n为正整数。

优选的，所述开关电容单元的连接方式包括：

第k个开关电容单元中的第一电容器的正极与第k+1个开关电容单元的第一电容器的负极连接，其中，k为小于或等于n-1的正整数，第一个开关电容单元中的第一电容器的负极与所述直流电压源的正极连接。

优选的，n个所述开关电容单元中的所有开关管同时开通或关断，并与所述公共开关管互补导通。

优选的，所述高增益开关电容功率变换器还包括谐振电感器，其中，所述谐振电感器中电感器的一端与所述开关电容单元中的第二电容器的正极连接，另一端同时与所述开关电容单元中的第一二极管的阴极和第二二极管的阳极连接。

本发明公开了一种高增益开关电容功率变换器，包括直流电压源、公共开关管、开关电容单元和负载，其中，上述开关电容单元通过不同接口分别与上述直流电压源、上述负载和上述公共开关管连接，上述负载一端连接上述开关电容单元且另一端连接上述直流电压源，上述公共开关管一端连接上述开关电容单元且另一端同时连接上述负载和上述直流电压源。可见，本发明将公共开关管作为开关，通过增加或减少开关电容单元来调整增益，开关电容单元结构简单，比具有高匝数比的变压器的体积更小，且比耦合电感成本更低。