[发明专利]一种可扩展的零输入电流纹波高增益直流变换器

说明书

本发明涉及一种可扩展的零输入电流纹波高增益直流变换器。包括直流输入电源，开关管，第一电感、第二电感，第一二极管、第二二极管、第三二极管，第一电容、第二电容、第三电容、第四电容和负载。本发明的零输入电流纹波高增益直流变换器将电容‑二极管升压网络与电容钳位结合在一起，实现了高增益和零输入电流纹波，并可通过在输出侧增加扩展单元进一步提高了变换器的电压增益，非常适合于对输入电流纹波及电压增益要求较高的的直流电压变换应用场合。

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，特别涉及一种可扩展的零输入电流纹波高增益直流变换器。

背景技术

近年来，以光伏系统、不间断电源、风力发电以及燃料电池等为代表的新能源在工业领域中发挥着越来越重要的作用。然而由于单体燃料电池或光伏电池的直流输出电压等级较低且不稳定，无法满足并网逆变器直流侧的电压等级要求，因此需要在发电系统的直流母线侧前端增加高增益直流变换器来提升电压等级，确保发电系统将产生的电能注入到电网中。因此，高增益直流变换器一直是开关变换器领域的研究热点。

传统的隔离型高增益直流变换器通过调整变压器的变比来实现各种升压功能，但是变压器的漏感引起的电压尖峰增加了开关管的电压应力，降低了电路的可靠性和变换效率，并导致严重的电磁干扰问题；非隔离Boost变换器在实现高电压增益时需要工作在极端占空比状态，开关管和二极管的电压应力较大，且二极管反向恢复过程导致开关管开通时流过很大的尖峰电流，变换器效率低；基于开关电容网络的高增益直流变换器，充分利用泵升电容在提升增益方面的优势，同时利用开关电容的分压作用减小了开关器件电压应力，降低了电路损耗，具有拓扑结构简单、低成本、效率高等优点，因此得到了广泛的研究。

此外，对于光伏、燃料电池等新能源，直流变换器的输入电流纹波不仅影响其发电效率，还影响光伏电池板和燃料电池等的使用寿命，因此研究与新能源配套的低输入电流纹波、高增益的直流变换器对于新能源发电系统具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可扩展的零输入电流纹波高增益直流变换器，将电容-二极管升压网络与电容钳位结合在一起，实现了高增益和零输入电流纹波，并可通过在输出侧增加扩展单元进一步提高变换器的电压增益。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种可扩展的零输入电流纹波高增益直流变换器，包括直流输入电源，开关管，第一电感、第二电感，第一二极管、第二二极管、第三二极管，第一电容、第二电容、第三电容、第四电容和负载；直流输入电源的正极经第一电感与第二电感的一端、第一电容的一端连接，直流输入电源的负极与开关管的源极、第四电容的一端、负载的一端连接，第二电感的另一端与开关管的漏极、第一二极管的阳极、第三电容的一端连接，第一电容的另一端与第一二极管的阴极、第二二极管的阳极、第二电容的一端连接，第二二极管的阴极与第三电容的另一端、第三二极管的阳极连接，第三二极管的阴极与第二电容的另一端、第四电容的另一端、负载的另一端连接。

在本发明一实施例中，该零输入电流纹波高增益直流变换器将电容-二极管升压网络与电容钳位结合在一起，实现高增益和零输入电流纹波，并可通过在输出侧增加扩展单元进一步提高变换器的电压增益。

在本发明一实施例中，该零输入电流纹波高增益直流变换器的电压增益为通过在输出侧增加扩展单元可进一步提升电压增益,扩展后的电压增益为其中M为扩展单元数。