[发明专利]前置准Z源提升开关电源电功效率的方法

说明书

技术领域

本发明属于开关电源技术领域，特别涉及前置准Z源提升开关电源电功效率的方法。

背景技术

随着电力电子技术的迅猛发展，开关电源广泛应用于航空、航天、航海等国防领域和电力系统，交通运输、邮电通信、工业控制等民用领域。特别是随着石油、煤和天然气等主要能源日益紧张，新能源的开发和利用越来越受到人们的重视。利用新能源的关键技术——开关电源，能将蓄电池、太阳能电池和燃料电池等其他新能源转化的直流电能变换成交流电能与电网并网发电。因此，开关电源技术在新能源的开发和利用领域有着至关重要的地位。

现阶段技术中，常用开关电源必然产生纹波，而纹波的产生必然产生不可回收的纹波损耗。目前对于电流纹波多直接使用LCL滤波器滤掉的方法，不对其加以利用回收；另外，开关电源中多采用增加一个电源模块的方法，为控制器MCU供电，导致效率不高。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种前置准Z源提升开关电源电功效率的方法，实现输入电流纹波或浪涌的能量的回收利用于提升开关电源内部母线电压和提供开关电源内部弱电控制器供电电源，压抑输入电流的纹波系数，提升开关电源整体电功效率。

本发明采用如下技术方案解决上述技术问题：

前置准Z源提升开关电源电功效率的方法，在开关电源的直流输入电源正端同时连接二极管D_IN的负极和电感L的一端，二极管D_IN的正极连接电容C_IN一端，电容C_IN另一端连接电感L另一端，由电感L、二极管D_IN和电容C_IN构成准Z源，电感L和电容C_IN串联谐振于输入电流纹波中一个特定谐波频率，将该谐波能量转化为电容C_IN的电压注入开关电源内部的母线，提升母线电压。

还包括在开关电源的直流输入电源负端和接地端GND之间串接电源互感器AM初级绕组N1，电源互感器AM初级绕组N1的电磁能量耦合到次级绕组N2，次级绕组N2的电感加上电感L_f0的总电感分别和电容C_V1、电容C_V2形成两个串联谐振回路：第一串联谐振回路电流由次级绕组N2异名端依次经电感L_f0、电容C_V1、二极管D_V1的正极到负极，回到次级绕组N2的同名端；第二串联谐振回路电流由次级绕组N2同名端依次经二极管D_V2的正极到负极、电容C_V2、电感L_f0回到次级绕组N2的同名端；二极管D_V1的正极连接接地端GND；上述两个串联谐振回路分别发生串联谐振得到电容C_V1和电容C_V2电压之和的直流电，经过齐纳二极管DZ稳压后作为工作电压提供给开关电源内部的控制器MUC。

采用的电路拓扑还包括强电工作回路和控制器MCU的启动供电电路；

所述强电工作回路分为输出电流正半波回路和输出电流负半波回路：

输出电流正半波回路：电流从直流输入电源V_IN的正端流出，依次流经电感L、电力电子开关Q1漏极和源极、电感L_f1、电感L_f2、负载R0、电感L_f3、电感L_f4、电力电子开关Q3漏极和源极、电源互感器AM的初级绕组N1的同名端到异名端，回到直流输入电源V_IN的负端；

输出电流负半波回路：电流从直流输入电源V_IN的正端流出，依次流经电感L、电力电子开关Q2源极和漏极、电感L_f4、电感L_f3、负载R0、电感L_f2、电感L_f1、电力电子开关Q4源极和漏极、电源互感器AM初级绕组N1的同名端到异名端，回到直流输入电源V_IN的负端；