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一種單相高增益升壓型變換器的制造方法

文檔序號:9526504閱讀:726來源:國知局
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(
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