[发明专利]基于箝位升压单元的Sepic型高增益直流变换器

说明书

本发明公开了一种基于箝位升压单元的Sepic型高增益直流变换器，包括：输入电源一端与第一电感一端相连；第一电感另一端、第一开关管、第一电容一端连接于第一节点；第一电容另一端、第二电感、第一二极管一端连接于第二节点；第二电容一端连接于第一节点或第二节点；第二电容另一端、第二二极管、第三二极管一端相连；第一二极管另一端、负载和第四电容一端相连；第三二极管、负载另一端和第三电容一端相连；输入电源另一端、第一开关管另一端、第二电感另一端、第二二极管另一端、第三电容另一端和第四电容另一端相连。该变换器将Sepic变换器和箝位升压单元组合，得到具有高电压增益、低器件应力、低输入纹波特点的新型变换器。

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，特别涉及一种基于箝位升压单元的Sepic型高增益直流变换器。

背景技术

随着化石能源的枯竭，电力需求量不断攀升，传统火力发电难以满足未来电力的需求，因此燃料电池、光伏发电等绿色可持续能源在近些年快速增长。燃料电池和光伏电池的输出电压比较低，一般为20～50V，而单相并网逆变器的直流侧电压为400V，因此需要具有高直流电压增益、高转化效率、高功率密度的直流变换器将20～50V电压升至较高的直流电压，实现新能源并网。

针对这一问题，目前已经有很多高增益直流变换器的技术出现，主要分为隔离型和非隔离型的高增益直流变换器。对于隔离型高增益直流变换器，有全桥高增益直流变换器、半桥高增益直流变换器、Flyback型(反激式型)高增益直流变换器。该种类型的高增益直流变换器由于变压器存在，因此其体积大，功率密度比较小，除此之外变压器的损耗较高，因此使得新能源发电系统的效率比较低。对于非隔离型的高增益直流变换器来说，目前主要有开关电容型高增益直流变换器、基于倍压单元的高增益直流变换器、基于电压泵升单元的高增益直流变换器和基于开关电感型的高增益直流变换器。对于开关电容型高增益直流变换器由于其电容充放电，会导致变换器中半导体器件的功率损耗较大，因此效率比较低；对于开关电感型高增益变换器来说，由于开关电感单元中包含两个电感、三个二极管，因此会使整个系统的效率降低，并且电感的体积较大，会使变换器的整体体积增大，变换器的功率密度下降；对于基于电压泵升单元的高增益直流变换器来说，其使用电容进行电压的泵升，但是电压增益比较低，并且变换器中半导体器件的电压应力较大。

其次，对于光伏电池和燃料电池来说，电流纹波的增加会使其使用寿命降低，因此需要使用低输入电流纹波的高增益变换器。但是目前开关电感型高增益变换器、开关电容型高增益变换器由于电容或电感的并联充电和串联放电使得变换器存在着较大的输入电流纹波。

因此为了提高光伏电池和燃料电池的寿命，为了满足20～50V直流电压升至较高的直流电压，并且实现器件应力低，变换器效率较高的需求，需要继续探究高增益、低电流纹波、低电压应力、高效率的升压变换器。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的目的在于提出一种基于箝位升压单元的Sepic型高增益直流变换器。