[发明专利]基于开关电感的改进型高频高升压比SEPIC变换器

说明书

本发明公开了基于开关电感的改进型高频高升压比SEPIC变换器，包括有连接输入端的电源Vsubgt;g/subgt;、电感Lsubgt;2/subgt;、开关管Q、电容Csubgt;s/subgt;、二极管Dsubgt;0/subgt;，电容Csubgt;0/subgt;以及电阻R；还包括有电感Lsubgt;1/subgt;、电感Lsubgt;3/subgt;、二极管Dsubgt;1/subgt;、二极管Dsubgt;2/subgt;以及电容Csubgt;1/subgt;组成的第一升压单元；还包括有二极管Dsubgt;M/subgt;以及电容Csubgt;M/subgt;组成的第二升压单元；还包括有电容Csubgt;Q/subgt;，电容Csubgt;Q/subgt;与电感Lsubgt;1/subgt;、电感Lsubgt;2/subgt;、电感Lsubgt;3/subgt;组成谐振网络；所述SEPIC变换器在二极管Dsubgt;1/subgt;、二极管Dsubgt;2/subgt;、二极管Dsubgt;M/subgt;、二极管Dsubgt;0/subgt;以及开关管Q的不同通断状态的组合下，具备五种工作模态；本方案通过设置两级升压单元提高了变换器的升压能力和效率，设计谐振网络实现变换器的开关管的软开关特性，降低了开关管的开通损耗和开关管的电压应力。

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，具体的，涉及基于开关电感的改进型高频高升压比SEPIC变换器。

背景技术

随着社会经济科学技术的不断发展，对能源的需求日益增加，传统能源的储备越来越少，同时也会导致环境污染、温室效应等一系列问题。能源危机和环境问题的日益突出使得以光伏、燃料电池等为代表的新能源发展迫在眉睫。然而，这些新能源并网发电系统的输出电压通常较低，30-60V左右，无法达到逆变器所需的较高的母线电压，为尽可能降低光伏串联的数量，增加系统可靠性，高升压比直流变换器成为了新型可再生能源并网发电系统中不可或缺的部分，其转换效率、稳定性和快速响应性能是系统整体良好运行的关键。

传统Boost升压变换器结构简单，但实际应用时易受寄生参数的影响，占空比达到极限，开关管Q的关断电流较大，且二极管存在严重的反向恢复问题；而隔离型升压变换器由于变压器体积和成本的原因应用也受到了限制。因此，新型高升压比变换器拓扑的提出十分必要；随着变换器工作频率的升高对功率器件的要求也随之提高，传统Si半导体器件的物理特性已达到极限不再适用；同时对于高频高压的应用场合，开关管Q的较高电压应力和硬开关问题也限制了功率器件的选择，且不利于提高系统的工作效率。

中国专利：公告号：CN111010031B，公告日：2021年4月27日，本发明涉及一种改进型高增益Boost-Sepic变换器。包括低压直流电源V_in、功率开关管S₁、第一功率二极管D₁、第二功率二极管D₂、第三功率二极管D₃、第四功率二极管D_o、第五功率二极管D_S1、独立电感L₁、独立电感L₂、独立电感L₃、中间电容C₁、中间电容C₂、输出电容C₃、输出电容C₄、输出电阻R_o；本发明在工作时只需对一个开关管进行操控，降低了控制电路的复杂性，具有连续的输入电流、电流纹波容易控制、输入输出共地以及提高了输出电压时间响应特性的特点，具有高的电压增益，减小了功率开关管S₁和功率二极管D₃和D_o的电压应力。该方案不能实现软开关特性，开关管的开关损耗大。

发明内容

本发明的目的是提出基于开关电感的改进型高频高升压比SEPIC变换器，通过设置两级升压单元提高了变换器的升压能力和效率，设计谐振网络实现变换器的开关管的软开关特性，降低了开关管的开通损耗和开关管的电压应力。