一種適用于光伏或燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的高增益變換器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型屬于電力電子【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種適用于光伏或燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的高增益交錯(cuò)并聯(lián)BOOST變換器。該變換器是由兩個(gè)直流電源和兩個(gè)并聯(lián)升壓模塊構(gòu)成，如圖1所示。該新型變換器有兩個(gè)輸入端，即一個(gè)變換器可對應(yīng)兩塊單體太陽能或燃料電池，是應(yīng)用于光伏或燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的雙電源輸入的變換器，具有大功率變換的功能。與傳統(tǒng)的BOOST變換器相比，該變換器還具有電壓增益高、開關(guān)電壓應(yīng)力低和輸出電流紋波小的特點(diǎn)，適用于光伏或燃料電池發(fā)電系統(tǒng)。
【專利說明】一種適用于光伏或燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的高增益變換器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于電力電子【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種適用于光伏或燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的高增益變換器
【背景技術(shù)】
[0002]目前，直流升壓變換器在光伏或燃料電池并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。常規(guī)的兩相交錯(cuò)并聯(lián)BOOST變換器具有輸出電流紋波小和變換器功率大的優(yōu)點(diǎn)，但其電壓增益相對較小，當(dāng)前級光伏或燃料電池輸出電壓低時(shí)，該變換器的升壓不能滿足逆變器的高壓要求。為了達(dá)到升壓效果，也有文獻(xiàn)提出將兩級交錯(cuò)并聯(lián)BOOST變換器級聯(lián)作為前級升壓變換器，但該變換器的效率有明顯的降低，由于級聯(lián)故障率加倍，增加變換器級數(shù)不利于系統(tǒng)效率的提升和性能的改善。因此研究新型的高增益高效率的直流變換器，有著重要的理論意義和實(shí)用價(jià)值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，
[0004]本實(shí)用新型提供一種適用于光伏或燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的高增益變換器，電路結(jié)構(gòu)簡單，易于控制，能有效提高升壓增益和變換器效率。本實(shí)用新型的變換器和傳統(tǒng)的兩相交錯(cuò)并聯(lián)BOOST變換器相比，增加了一路輸出電源和一個(gè)儲能電容，即可實(shí)現(xiàn)上述的優(yōu)良性倉泛。
[0005]本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:一種適用于光伏或燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的高增益變換器，包括兩個(gè)不共地的直流輸入電源(U1、U2)、兩個(gè)輸入濾波電容(Cll、C22)、兩個(gè)升壓電感(L1、L2)、兩個(gè)功率開關(guān)管(Ql、Q2)、兩個(gè)單向整流二極管(D1、D2)和兩個(gè)中間儲能電容(Cl、C2)，同時(shí)電容(C2)又作為輸出濾波電容直接與負(fù)載連接，具體連接方式:直流輸入電源(Ul)的正極分別與電感(LI)的一端和電容(Cll)的正極相連，電感(LI)的另一端分別與開關(guān)管(Ql)的漏極和二極管(Dl)的陽極相連，二極管(Dl)的陰極分別與電容(Cl)的正極和二極管(D2)的陽極相連，電源(Ul)的負(fù)極分別與電容(ClUCl)的負(fù)極和開關(guān)管(Ql)的源級相連，電源(U2)的正極分別與電感(L2)的一端和電容(C22)的正極相連，電感(L2)的另一端分別與電源(Ul)的負(fù)極和開關(guān)管(Q2)的漏極相連，電源(U2)的負(fù)極分別與電容(C22、C2)的負(fù)極和開關(guān)管(Q2)的源級相連，電容(C2)的正極分別與二極管(D2)的陰極和負(fù)載(RL)相連，負(fù)載(RL)的另一端與電容(C2)的負(fù)極相連。工作時(shí)，開關(guān)管(Ql)和(Q2)交替導(dǎo)通，當(dāng)開關(guān)管(Ql)斷開時(shí)，電源(Ul)和電感(LI)的感應(yīng)電壓一起向電容(Cl)充電，實(shí)現(xiàn)初步升壓，當(dāng)開關(guān)管(Q2)斷開時(shí)，電源(U2)、電感(L2)的感應(yīng)電壓和電容(Cl) 一起向電容(C2)充電，進(jìn)一步提升電壓，所以與傳統(tǒng)的交錯(cuò)并聯(lián)BOOST變換器相比，升壓變比提高一倍，開關(guān)管的電壓應(yīng)力降低了 一倍。
[0006]本實(shí)用新型的有益效果是，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的變換器具有更高的升壓變比和更大的功率轉(zhuǎn)化能力，同時(shí)降低了功率開關(guān)管的電壓應(yīng)力，且控制電路簡單。本實(shí)用新型的變換器作為雙輸出電源輸入系統(tǒng)，一個(gè)變換器可對應(yīng)兩塊單體太陽能或燃料電池，與傳統(tǒng)變換器相比，節(jié)約一半的變換器，降低設(shè)計(jì)成本，非常適用于光伏或燃料電池發(fā)電系統(tǒng)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]附圖1是本實(shí)用新型的一種適用于光伏或燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的高增益變換器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖。
[0008]附圖2是該變換器工作模態(tài)I的等效電路圖。
[0009]附圖3是該變換器工作模態(tài)2和模態(tài)4的等效電路圖。
[0010]附圖4是該變換器工作模態(tài)3的等效電路圖。
【具體實(shí)施方式】
[0011]下面結(jié)合附圖詳細(xì)描述本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】:如附圖1所示，本實(shí)用新型的變換器包括兩個(gè)不共地的直流輸入電源(Ul、U2)、兩個(gè)輸入濾波電容(Cll、C22)、兩個(gè)升壓電感(L1、L2)、兩個(gè)功率開關(guān)管(Ql、Q2)、兩個(gè)單向整流二極管(Dl、D2)和兩個(gè)中間儲能電容(Cl、C2 )，同時(shí)電容(C2 )又作為輸出濾波電容直接與負(fù)載連接，具體連接方式:直流輸入電源(Ul)的正極分別與電感(LI)的一端和電容(Cll)的正極相連，電感(LI)的另一端分別與開關(guān)管(Ql)的漏極和二極管(Dl)的陽極相連，二極管(Dl)的陰極分別與電容(Cl)的正極和二極管(D2)的陽極相連，電源(Ul)的負(fù)極分別與電容(ClUCl)的負(fù)極和開關(guān)管(Ql)的源級相連，電源(U2)的正極分別與電感(L2)的一端和電容(C22)的正極相連，電感(L2)的另一端分別與電源(Ul)的負(fù)極和開關(guān)管(Q2)的漏極相連，電源(U2)的負(fù)極分別與電容(C22、C2)的負(fù)極和開關(guān)管(Q2)的源級相連，電容(C2)的正極分別與二極管(D2)的陰極和負(fù)載(RL)相連，負(fù)載(RL)的另一端與電容(C2)的負(fù)極相連。
[0012]本實(shí)用新型的變換器在正常工作時(shí)有四種工作模態(tài)，
[0013]即:工作模態(tài)1，如附圖2所示，開關(guān)管(Ql)斷開，開關(guān)管(Q2)導(dǎo)通，電源(Ul)和電感(LI)通過二極管(Dl)向電容(Cl)充電，電容(C2)的電壓等于電源(Ul)的電壓和電感(LI)的感應(yīng)電壓之和，實(shí)現(xiàn)初步升壓，同時(shí)，電感(LI)的回路電流不斷減小，另外，由于開關(guān)管(Q2)導(dǎo)通，電源(U2)給電感(L2)充電，電感(L2)的回路電流不斷增大。
[0014]工作模態(tài)2和4，如附圖3所示，開關(guān)管(Ql)和開關(guān)管(Q2)都導(dǎo)通，電源(Ul)給電感(LI)充電，電感(LI)的回路電流不斷增大，電源(U2)繼續(xù)給電感(L2)充電，電感(L2)的回路電流也不斷增大。
[0015]工作模態(tài)3，如附圖4所示，開關(guān)管(Ql)導(dǎo)通，電源(Ul)繼續(xù)給電感(LI)充電，電感(LI)的回路電流不斷增大，開關(guān)管(Q2)斷開，電源(U2)、電感(L2)和電容(Cl)通過二極管(D2)向電容(C2)充電，電感(L2)的回路電流不斷減小，電容(C2)的電壓等于電源(U2)的電壓和電感(L2)的感應(yīng)電壓及電容(Cl)電壓之和，再次提升電壓。電容(C2)向負(fù)載(RL)
提供能量。
【權(quán)利要求】
1.一種適用于光伏或燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的高增益變換器，其特征是:包括兩個(gè)不共地的直流輸入電源(Ul、U2)、兩個(gè)輸入濾波電容(Cll、C22)、兩個(gè)升壓電感(L1、L2)、兩個(gè)功率開關(guān)管(Ql、Q2)、兩個(gè)單向整流二極管(Dl、D2)和兩個(gè)中間儲能電容(Cl、C2)，同時(shí)電容(C2)又作為輸出濾波電容直接與負(fù)載連接，具體連接方式:直流輸入電源(Ul)的正極分別與電感(LI)的一端和電容(Cll)的正極相連，電感(LI)的另一端分別與開關(guān)管(Ql)的漏極和二極管(Dl)的陽極相連，二極管(Dl)的陰極分別與電容(Cl)的正極和二極管(D2)的陽極相連，電源(Ul)的負(fù)極分別與電容(C11、Cl)的負(fù)極和開關(guān)管(Ql)的源級相連，電源(U2)的正極分別與電感(L2)的一端和電容(C22)的正極相連，電感(L2)的另一端分別與電源(Ul)的負(fù)極和開關(guān)管(Q2)的漏極相連，電源(U2)的負(fù)極分別與電容(C22、C2)的負(fù)極和開關(guān)管(Q2)的源級相連，電容(C2)的正極分別與二極管(D2)的陰極和負(fù)載(RL)相連，負(fù)載(RL)的另一端與電容(C2)的負(fù)極相連。
【文檔編號】H02M3/10GK203691231SQ201320848603
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2013年12月20日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月20日
【發(fā)明者】張洋, 喬雙 申請人:東北師范大學(xué)