[发明专利]一种隔离型高升压准开关电容变换器

说明书

本发明公开了一种隔离型高升压准开关电容变换器，包括前级的准双开关升压开关电容变换器单元和后级的隔离变压器单元两级结构构成，前级的准双开关升压开关电容变换器单元和后级的隔离变压器单元之间通过高频隔离变压器连接，高频隔离变压器由初级线圈电感Lp和次级线圈电感Ls、次级线圈电感Lt组成，本发明有效降低输入电流尖峰值，实现输入电流连续，用简单的拓扑实现高升压，并结合隔离变压器使其具有隔离升压的功能。

技术领域

本发明属于开关电源应用技术领域，具体涉及一种隔离型高升压准开关电容变换器。

背景技术

太阳能光伏(PV)发电系统和电动汽车(EV)或混合动力汽车的应用大多需要高电压增益DC-DC变换器。当高升压变换器用于电动汽车电源时，它被用作电机或发电机单元和电池组之间的电源变换器。而当它用于太阳能光伏发电系统时，高升压变换器在把变化的输入直流电压转换成稳定的输出电压方面起着至关重要的作用。此外，在传统的电动汽车充电机中，直流电源变换器由DC-DC升压变换器和半桥或全桥拓扑结构组成，隔离型DC-DC变换器广泛的应用于开关电源中。其优点是在高升压状态下，电路始终采用隔离模式。然而，在一般的基于电感的高增益DC-DC变换器中，它需要体积较大的磁性元件，这降低了变换器的功率密度。

开关电容变换器(SCC)由于其独特的性能，引起了电力电子界的广泛关注，它是开关电源的一个重要分支，其电路仅由电容和开关管组成，不需要磁性元件参与。与传统的感性电源变换器相比，这种特殊的特性使其功率密度更高且更容易集成。开关电容变换器具有质量轻、体积小、功率密度高和EMI小等优点。现已被广泛的应用于LED照明系统、电池能量管理系统、能量收集系统、电动汽车、太阳能光伏发电系统和医学可植入设备等领域。但是，开关电容变换器有高脉动输入电流的缺点。为了克服这个缺点，学者们提出了谐振式开关电容变换器。其在开关电容变换器的充电回路和放电回路中加入感性元器件使得传统的开关电容变换器变成谐振式的开关电容变换器，以减小电流脉动。引入感性元器件是为了能够应用软开关技术来减小充电电流尖峰，提高开关电容变换器的能量转换效率，且有助于降低峰值充电电流并降低电路元器件的应力。

对于隔离型开关电容变换器，学者已经提出了一种隔离的准开关电容DC-DC变换器，作为纯电动和混合动力电动汽车的辅助电源，可以管理高压电池和低压直流母线之间的电力电流。与传统的半桥、全桥和多电平变换器相比，具有变压器应力低，变压器匝数比小和双向功率流动等优点。结合上述谐振式开关电容变换器和隔离型开关电容器的优点，本发明提出了一种隔离型高升压准开关电容变换器，该变换器大大减少了变压器的体积，特别是隔离变压器的体积，并提高了变换器的功率密度，具有高的电压升压比，有着广泛的应用领域以及良好的应用前景。

发明内容

本发明的目的是提供一种隔离型高升压准开关电容变换器，有效降低输入电流尖峰值，实现输入电流连续，用简单的拓扑实现高升压，并结合隔离变压器使其具有隔离升压的功能。

本发明所采用的技术方案是，一种隔离型高升压准开关电容变换器，包括前级的准双开关升压开关电容变换器单元和后级的隔离变压器单元两级结构构成，前级的准双开关升压开关电容变换器单元和后级的隔离变压器单元之间通过高频隔离变压器连接，高频隔离变压器由初级线圈电感Lp和次级线圈电感Ls、次级线圈电感Lt组成。

本发明的特点还在于，