[发明专利]一种高电压增益DC-DC直流变换器

说明书

本发明公开了一种高电压增益DC‑DC直流变换器，包括直流电源、功率开关管、三绕组耦合电感、电容和输出电路；控制功率开关管的导通或截止控制电路工作状态的切换，从而控制直流电源是否向耦合电感和电容提供电路工作需要的能量，通过改变控制功率开关管占空比的大小以及耦合绕组的匝比，实现输入输出电压增益的变化，由输出电路输出。本发明通过改变三绕组耦合电感的匝数比，实现输出电压对所述直流电源电压的升压变换，可以有效避免出现极限占空比的情况，使用较小的占空比实现高输出电压的转换功能；由于本发明结构可以有效的降低电路中器件的电压应力，减少损耗，提高电路的整体工作效率。

技术领域

本发明属于DC-DC变换设备技术领域，具体涉及一种高电压增益DC-DC直流变换器。

背景技术

目前，高增益DC-DC升压变换器在新能源领域中有着广泛应用，包括光伏系统、风力发电、燃料电池等。但光伏、FCs等资源产生的直流电压水平较低，不适合并网。根据以上所述问题，需要高升压DC-DC变换器来提高这类资源的输出直流电压水平。

近年来,各种具有升压技术的升压型DC-DC变换器被提出。隔离变流器利用大匝数比的变压器，具有较高的电压转换比。但是过大的匝数比会导致泄漏电感过大，从而降低变换器效率,增加开关电压应力。

此外，在电网不需要电隔离的情况下，传统升压变流器因其成本低、结构简单而成为提高电压增益的首选。然而,低电压转换比、半导体高压应力和反向恢复问题是该变换器在大功率应用中的基本问题。文献“A.Ajami,H.Ardi,and A.Farakhor,Anovel high step-up DC-DC converter based on integrating coupled inductor and switched-capacitor techniques for renewable energy applications,IEEE Trans.PowerElectron.,vol.30,no.8,pp.4255–4263,Aug.2015.”和文献“M.Eskandarpour Azizkandi,F.Sedaghati,and H.Shayeghi,An interleaved configuration of modified KYconverter with high conversion ratio for renewable energy applications；design,analysis and implementation,J.Oper.Autom.Power Eng.,vol.7,no.1,pp.90–106,2019.”提出了开关电感(SL)和开关电容(SC)转换器，这些转换器增益高但电路复杂，电流应力大。文献“X.Hu,J.Wang,L.Li,and Y.Li,Athree-winding coupled-inductor DC-DC converter topology with high voltage gain and reduced switch stress,IEEETrans.Power Electron.,vol.33,no.2,pp.1453–1462,Feb.2018.”和文献“K.C.Tseng,J.T.Lin,and C.C.Huang,High step-up converter with three-winding coupledinductor for fuel cell energy source applications,EEE Trans.Power Electron.,vol.30,no.2,pp.574–581,Feb.2015.”提出了几种基于三绕组耦合电感的高升压DC-DC变换器，电压应力和电压增益的调节更加灵活，然而增益不够高。

因此，寻求一种结构简单、连续的输入电流、高效率、高增益的DC-DC变换器已成为本领域的研究热点。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种集成三绕组耦合电感和开关电容电路的高电压增益DC-DC直流变换器，电路结构简单，工作效率高，故障率低，实际应用也行之有效。