[发明专利]一种零输入电流纹波高增益DC-DC变换器

说明书

本发明涉及一种零输入电流纹波高增益DC‑DC变换器。包括直流输入电源，开关管，耦合电感，第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管、第五二极管，第一电感、第二电感，第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第五电容和负载。本发明的零输入电流纹波高增益直流变换器将耦合电感变比升压、电容二极管升压网络和钳位电容相结合，实现高电压增益、零输入纹波和高变换效率等，非常适用于光伏、燃料电池等需要高升压比的新能源发电应用场合。

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，特别涉及一种零输入电流纹波高增益DC-DC变换器。

背景技术

近年来，随着一次能源的储量减少以及对电力需求的日渐上涨，太阳能和燃料电池等绿色可再生能源的开发和利用在世界范围内备受瞩目。然而，光伏电池和燃料电池等可再生能源的电力输出通常是在较宽范围内变化的低直流电压，因此需要具有高增益的DC-DC变换器将它们提升到较高的直流电压以满足并网发电或负载需要。

传统的隔离型高增益的DC-DC变换器通过引入了高频变压器进行升压后，会导致其在能量转移效率和系统体积上较非隔离型升压直流变换器上有很多的不足，因此非隔离升压变换器的研究引起了广泛关注。非隔离型升压变换器通常采用电容二极管网络升压和耦合电感变比升压。采用电容二极管升压网络的主要优点在于其内部一般不存在磁性器件，易于集成，功率密度高，但是难以实现任意电压输出，而采用耦合电感升压是通过设定耦合电感的匝数比来提高电压增益，易于实现高增益变换。两者虽均可用于提高电压增益，但要获得较高的电压增益，其局限性很大。为了进一步提高电压增益，本发明通过将上述两者方案结合在一起构成了一种高增益的DC-DC变换器。

此外，对于太阳能电池板、燃料电池等新能源发电系统，除了需要高增益DC-DC变换器外，由于太阳能电池板和燃料电池等的使用寿命和发电效率受DC-DC变换器的输入电流纹波影响很大，因此如何抑制DC-DC变换器的输入电流纹波,进一步提高变换器的性能,也得到了广大学者的重视。

发明内容

本发明的目的在于提供一种零输入电流纹波高增益DC-DC变换器，通过将耦合电感变比升压、电容二极管升压网络和钳位电容结合在一起，实现高电压增益、零输入纹波和高变换效率等，非常适用于光伏、燃料电池等需要高升压比的新能源发电应用场合。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种零输入电流纹波高增益DC-DC变换器，包括直流输入电源，开关管，耦合电感，第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管、第五二极管，第一电感、第二电感，第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第五电容和负载；直流输入电源的正极经第二电感与第一电感的一端、第一电容的一端连接，直流输入电压的负极与开关管的源极、第二电容的一端、第五电容的一端、负载的一端连接，第一电感的另一端与第一二极管的阳极、第二二极管的阳极连接，第一电容的另一端与第一二极管的阴极、第三电容的一端、耦合电感原边绕组的第一端连接，第二二极管的阴极与开关管的漏极、耦合电感原边绕组的第二端、第三二极管的阳极、耦合电感副边绕组的第一端连接，耦合电感副边绕组的第二端与第四电容的一端连接，第三电容的另一端与第二电容的另一端、第三二极管的阴极、第四二极管的阳极连接，第四二极管的阴极与第五二极管的阳极、第四电容的另一端连接，第五二极管的阴极与第五电容的另一端、负载的另一端连接。

在本发明一实施例中，所述零输入电流纹波高增益DC-DC变换器将耦合电感变比升压、电容二极管升压网络和钳位电容相结合，实现高增益和零输入电流纹波的功能。

在本发明一实施例中，所述零输入电流纹波高增益DC-DC变换器利用第一电容、第二电容和第三电容的钳位作用使第二电感两端电压接近于零，实现零输入电流纹波。

在本发明一实施例中，所述零输入电流纹波高增益DC-DC变换器的电压增益为其中，n为耦合电感副边与原边的匝数比，D为开关管工作占空比。

在本发明一实施例中，所述零输入电流纹波高增益DC-DC变换器的工作方式如下：