一種單相高增益升壓型變換器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及DC-DC變換技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種單相高增益升壓型變換器。
【背景技術(shù)】
[0002] 光伏并網(wǎng)發(fā)電是目前人們使用太陽能的重要方式。傳統(tǒng)集中式光伏并網(wǎng)系統(tǒng)是由 許多緊密相連的太陽能電池板組成，這些電池板首先分組串聯(lián)，然后并聯(lián)起來形成光伏陣 列。光伏陣列產(chǎn)生的直流電會流到位于電池板側(cè)旁的集中式并網(wǎng)逆變器，由其逆變器完成 DC/AC轉(zhuǎn)換連接到電網(wǎng)，并找出最大功率跟蹤點以優(yōu)化光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的效率。隨著技術(shù)日趨 成熟和不斷發(fā)展，集中式光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)存在的問題也逐漸引起了關(guān)注。
[0003] (1)集中式光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中，單臺逆變器的故障可能會導(dǎo)致整個系統(tǒng)的崩潰， 裝置維護(hù)期間光伏陣列產(chǎn)生的能量被浪費。
[0004] (2)集中式并網(wǎng)系統(tǒng)的可擴(kuò)展性較差。
[0005] (3)MPPT最大功率跟蹤無法兼顧每塊光伏板，使總輸出功率達(dá)到最大。
[0006] 針對集中式并網(wǎng)系統(tǒng)存在的問題，微型逆變器并網(wǎng)系統(tǒng)與串聯(lián)直流模塊并網(wǎng)系統(tǒng) 為代表的分布式并網(wǎng)方案成為當(dāng)前的研究熱點。
[0007] 但分布式發(fā)電模塊輸出電壓低，而公共直流母線電壓常設(shè)定在200V或400V，所以 需要在這些發(fā)電模塊與公共直流母線之間插入一高增益、高效率、高性能DC-DC變換器。
[0008] 近年來，為提高變換器的電壓增益，逐步發(fā)展出兩種升壓方式，一種是采用串聯(lián)開 關(guān)電容的方式，該方法需要串聯(lián)多個開關(guān)電容實現(xiàn)高增益，且充電回路中存在電流尖峰，電 磁干擾大，更重要的是輸出電壓不易調(diào)節(jié)；另一種方式是采用耦合電感升壓，該方式下輸出 二極管電壓應(yīng)力較高，影響了變換器的效率，且需要增添額外的吸收電路，電路復(fù)雜。為解 決軟開關(guān)問題，相繼研究了一些軟開關(guān)電路，主要有兩種：一種是通過附加二極管和無源電 感、電容等器件實現(xiàn)功率開關(guān)管的軟開關(guān)；另一種是通過附加二極管和無源電感、電容等器 件實現(xiàn)功率開關(guān)管的軟開關(guān)。這兩種方法雖然可以實現(xiàn)功率管開關(guān)管的軟開關(guān)，但外加電 路復(fù)雜，且不能降低功率開關(guān)管的電壓應(yīng)力。
[0009] 中國專利CN103490628A公開一種單相高增益升壓變換器，主要包括依次連接的 電壓轉(zhuǎn)移電路、耦合電感升壓電路和輸出電路。所述電壓轉(zhuǎn)移電路包括第一電感、開關(guān)管和 第一電容；所述耦合電感升壓電路包括耦合電感的原邊繞組和副邊繞組、第二電容、第三電 容、第一二極管和第二二極管；所述輸出電路包括第三二極管、第四電容和負(fù)載。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 本發(fā)明的目的在于提供一種功率開關(guān)管零電流開通、高增益輸出和低電壓應(yīng)力， 可解決二極管在關(guān)斷時的反向恢復(fù)問題的一種單相高增益升壓型變換器。
[0011] 本發(fā)明設(shè)有電源、功率開關(guān)管、輸出電容、第一開關(guān)電容、第二開關(guān)電容，第一續(xù)流 二極管、第二續(xù)流二極管、箝位二極管、箝位電容、輸出二極管和耦合電感；所述耦合電感為 雙繞組耦合電感，所述雙繞組耦合電感包含一個原邊繞組和一個副邊繞組；
[0012] 所述耦合電感的原邊繞組的一端與所述電源的正極相連，所述耦合電感的原邊繞 組的另一端與所述功率開關(guān)管的漏極和所述第一開關(guān)電容的一端相連，箝位二極管的陰極 與箝位電容的一端及第一續(xù)流二極管的的陽極相連，所述第一開關(guān)電容的另一端與所述第 二續(xù)流二極管的陽極和所述耦合電感的副邊繞組的一端相連；所述耦合電感的副邊繞組的 另一端與所述第一續(xù)流二極管的陰極和所述第二開關(guān)電容的一端相連；所述第二開關(guān)電容 的另一端與所述第二續(xù)流二極管的陰極及所述輸出二極管的陽極相連；所述輸出二極管的 陰極與所述輸出電容的一端相連，所述輸出電容的另一端與所述電源的負(fù)極、所述功率開 關(guān)管的源極共同連接在一起。
[0013] 本發(fā)明還可設(shè)有一個無源箝位電路和箝位二極管，所述無源箝位電路的一端與所 述功率開關(guān)管的漏極連接，所述無源箝位電路的另一端與所述第一續(xù)流二極管的陽極及所 述箝位電容的一端相連；所述箝位電容的另一端與所述電源的負(fù)極、所述功率開關(guān)管的源 極共同連接在一起。
[0014] 所述無源箝位電路包括箝位二極管、箝位電容，所述箝位二極管不串聯(lián)在功率回 路上。
[0015] 本發(fā)明工作時，利用耦合電感的漏感實現(xiàn)功率開關(guān)管的零電流開通以及箝位二極 管和第二續(xù)流二極管的軟關(guān)斷；利用耦合電感的原邊繞組和副邊繞組實現(xiàn)變換器的高增益 輸出，利用第一開關(guān)電容、第二開關(guān)電容進(jìn)一步提高變換器的電壓增益和降低功率器件的 電壓應(yīng)力，同時，每個開關(guān)周期中，箝位電容收集耦合電感的漏感能量，并最終轉(zhuǎn)移到負(fù)載， 實現(xiàn)無源箝位電路的無損運行。
[0016] 本發(fā)明提供的一種單相高增益升壓型變換器，利用了耦合電感的漏感來實現(xiàn)功率 開關(guān)管的零電流開通，并有效控制二極管中電流下降速率，從而解決了二極管在關(guān)斷時的 反向恢復(fù)問題。利用箝位二極管和箝位電容組成的無源箝位電路實現(xiàn)了漏感能量的無損轉(zhuǎn) 移，箝位二極管不串聯(lián)在功率回路上，可以減少導(dǎo)通損耗。利用耦合電感的原、副邊繞組實 現(xiàn)了變換器的高增益輸出，利用兩個開關(guān)電容進(jìn)一步提高了變換器的電壓增益和降低了功 率器件的電壓應(yīng)力，無需額外的功率管開關(guān)和電感元件，附件元件少，結(jié)構(gòu)簡單，控制方便， 電路中無能量損耗元件，可提高升壓型變換器的效率。
【附圖說明】
[0017] 圖1為本發(fā)明實施例的電路組成圖。
[0018] 圖2為本發(fā)明實施例的等效電路。
[0019] 圖3為本發(fā)明實施例的開關(guān)模態(tài)l[t。等效電路圖。
[0020] 圖4為本發(fā)明實施例的開關(guān)模態(tài)2?t2]等效電路圖。
[0021] 圖5為本發(fā)明實施例的開關(guān)模態(tài)3[t2t3]等效電路圖。
[0022] 圖6為本發(fā)明實施例的開關(guān)模態(tài)4 [t3t4]等效電路圖。
[0023] 圖7為本發(fā)明實施例的開關(guān)模態(tài)5[t4t5]等效電路圖。
[0024] 圖8為本發(fā)明實施例工作時的關(guān)鍵波形圖。
【具體實施方式】
[0025] 下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。
[0026] 參見圖1，本發(fā)明提供的一種升壓型變換器，包含一個功率管（S)，一個箝位二極 管仇)，一個箝位電容（Cc)，兩個續(xù)流二極管（Dfl、Df2)，兩個開關(guān)電容（Cfl、Cf2)，一個輸出二 極管（D。)，一個輸出電容（