[实用新型]一种融合开关电容技术的高增益耦合电感DC-DC变换器

说明书

本实用新型属于DC‑DC变换设备技术领域，涉及到一种融合开关电容技术的高增益耦合电感DC‑DC变换器，第一电容负极分别与功率开关管正极和第一耦合绕组异名端连接，第一电容的正极分别与第一二极管阴极、第二二极管阳极和第二耦合绕组同名端连接，第二二极管的阴极分别与第二电容正极和第三二极管阳极相连，第二电容负极与功率开关管共地，第二耦合绕组异名端与第三电容负极相连，第三电容正极分别与第三二极管阴极和第四二极管阳极相连，第四二极管阴极分别与第四电容正极和负载相连，通过设计的耦合电感绕组与开关电容单元巧妙地连接，不仅减少了电路的电压应力，而且减少了电磁干扰，同时增加了电路结构的可靠性，同时对开关管进行了钳制。

技术领域

本实用新型属于DC-DC变换设备技术领域，涉及到一种融合开关电容技术的高增益耦合电感DC-DC变换器。

背景技术

目前，能源危机和环境污染问题的不断加剧，促进了清洁能源与绿色能源的快速发展。光伏系统、燃料电池以及潮汐能发电等清洁能源转换技术都具有很大的发展前景，在实际应用中，这些电能转换电路结构需要有较高的效率和升压增益，但是由于能源转换过程中单个模块的升压能力太低，无法得到较高的输出电压。高增益DC-DC升压变换器在许多工业应用中发挥着越来越重要的作用，如不间断电源、可再生能源系统、分布式光伏发电系统和直流微电网等。在诸如并网系统或UPS等应用中，在低压输入源(光伏电池板、燃料电池和电池组)和逆变器之间使用高增益变换器作为接口，以满足逆变器输入时的高压要求。这种应用需要一个能够提供高效率的高增益变换器。

因此研究如何通过一个独立的模块得到一个稳定的高输出电压，成为了现如今一个急于解决的热门问题。传统经典的Boost变换器在低功率场合具有设置方便、体积小等优点，在大功率场合中，具有稳定性好、易于控制等优点。但是很多的场合也凸显了传统Boost变换器的缺点，由于自身升压能力不足，所以在高升压场合，电路容易运行于极限占空比下，这将导致功率开关管的导通损耗非常大，降低了开关管的寿命，且使控制难度增加。对于前段时间，研究人员提出的 Z源逆变器，该装置实现了升压和并网功能，其结构简单、安全性高，且在DC/DC 变换器中的应用也得到了证明。然而Z源网络的自身拓扑结构，也反衬出了其升压能力有限，为得到高电压，就要面对极限占空比的问题。伴随着领域内部研究的深入，人们陆续提出一些引入开关电感、耦合电感等单元模块来实现高电压增益的拓扑，但是因为单元运用不合理等原因，会出现电路电压应力较高、升压效率低等问题。与此同时研究人员通过多级电路进行级联的方式，在较小的直通占空比情况下，获得较高的电压增益，然而这样却增加了电路中元器件的数量，增加了电路的复杂程度、降低了变换器效率。

因此，亟需设计一种在较低占空比下，获得较高的电压增益且结构简单、工作效率高的DC-DC变换电路。

发明内容

针对现研究领域内技术所存在的不足，本实用新型结合耦合电感、开关电容技术，提出了一种融合开关电容技术的高增益耦合电感DC-DC变换器，该变换器即使在占空比较小的条件下，也能够通过耦合电感的巧妙连接方式获得较高的电压增益，并且因为耦合电感匝比的灵活改变，拓扑的电压增益的调节具有较大的自由度，而且耦合电感的应用使电路结构中应用的器件变少，使拓扑工作效率提高，同时降低了电路出现故障的概率，能够吸收变压器漏感能量，钳制开关管 S上产生的电压尖峰。