用于光伏集散电源的软开关直流/直流升压变换器制造技术

本发明专利技术公开一种用于光伏集散电源的软开关直流/直流升压变换器，包括：输入电感、主开关单元、辅助开关单元、输出二极管、以及由谐振电容、谐振电感构成的谐振回路；输入电感的一端连接光伏电池板正极，另一端分别连接主功率开关管的高压端、谐振电感的一端、输出二极管的阳极，谐振电感的另一端连接辅助功率开关管的高压端，主功率开关管以及辅助功率开关管的低压端均连接至光伏电池板负极，输出二极管的阴极、输出电容的一端均连接输出端的正极，输出电容的另一端连接输出端的负极；谐振电容并联设置于输出二极管的两端。本发明专利技术具有结构简单、所需成本低，能够实现软开关切换，且开关损耗低、电磁干扰小以及电压转换效率高等优点。

【技术实现步骤摘要】
用于光伏集散电源的软开关直流/直流升压变换器
本专利技术涉及一种集散电源式光伏发电
，尤其涉及一种用于光伏集散电源的软开关直流/直流升压变换器。
技术介绍
集散电源式光伏发电系统作为近年来新兴的一种优选光伏发电系统形式，既有传统的集中式并网发电系统的稳定性，同是又有组串式光伏发电系统的多路MPPT（最大功率点追踪）控制、发电量多等优点。集散电源式光伏发电系统拓扑结构如图1所示，由光伏阵列、集散电源单元、并网逆变器组成，通常为直流/直流升压变换器形式，实现光伏阵列的功率输出最大化控制（MPPT）。集散电源式光伏发电中，集散电源单元作为整个发电系统的关键组件，它的转换效率将直接影响到发电系统的发电效率和发电输出量，因此通常要求能够高效率的执行直流/直流电压转换。目前的直流/直流升压变换电路典型的如图2所示，包括输入滤波电感L、功率开关管Q、输出二极管D以及输出电容Co，假设所有的器件为理想特性的器件，各器件输出波形如图3所示。首先开通功率开关管Q，输入滤波电感L中电流直线增加，其结果将输入电源的能量转换并储存到了输入滤波电感L中；此后关断功率开关管Q，Q中的电流降至零，输入滤波电感L中的电流有功率开关管Q换流到输出二极管D，将输入滤波电感器L中的能量输出到输出端口，同时输入滤波电感L中的电流直线减少，其存储的电能也随之减少；通过重复以上功率开关管Q的开通、关断动作，完成将输入端的低压电能源源不断地转换成高压电能并传输到输出端。上述直流/直流升压变换电路中，功率开关管及二极管的开通、关断动作是通过硬开关切换，如图4所示，功率开关管Q在开通和关断过程中都会产生电流、电压的重叠，从而产生开关损耗，输出二极管D在关断时由于固有的反向恢复特性也会产生开关损耗；开关损耗随电路开关频率的增大而增大，高频动作时将会产生巨大的损耗，会严重影响电路的转换效率，因此传统的直流/直流升压变换电路实际中转换效率较低，不能满足光伏集散电源的电压变换要求。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本专利技术提供一种结构简单、所需成本低，能够实现软开关切换，且开关损耗低、电磁干扰小以及电压转换效率高的用于光伏集散电源的软开关直流/直流升压变换器。为解决上述技术问题，本专利技术提出的技术方案为：用于光伏集散电源的软开关直流/直流升压变换器，包括：输入电感L、主开关单元、辅助开关单元、输出二极管D、以及由谐振电容Cr、谐振电感Lr构成的谐振回路；所述主开关单元包括反向并联连接的主功率开关管以及二极管；所述辅助开关单元包括反向并联连接的辅助功率开关管以及二极管；所述输入电感L的一端连接光伏电池板正极，另一端分别连接所述主功率开关管的高压端、所述谐振电感Lr的一端、所述输出二极管D的阳极，所述谐振电感Lr的另一端连接所述辅助功率开关管的高压端，所述主功率开关管以及所述辅助功率开关管的低压端均连接至光伏电池板负极，所述输出二极管D的阴极、所述输出电容Co的一端均连接输出端Vo的正极，所述输出电容Co的另一端连接输出端Vo的负极；所述谐振电容Cr并联设置于所述输出二极管D的两端。作为本专利技术的进一步改进：还包括第一二极管D1、第二二极管D2以及吸收电容C1；所述第一二极管D1的阳极分别连接所述谐振电感Lr、所述辅助功率开关管的高压端，所述第一二极管D1的阴极连接所述第二二极管D2的阳极，所述第二二极管D2的阴极连接输出端Vo的正极；所述吸收电容C1的一端连接所述输出二极管D的阳极，另一端分别连接所述第一二极管D1的阴极、所述第二二极管D2的阳极。作为本专利技术的进一步改进：还包括分别与所述主功率开关管、辅助功率开关管连接的控制器单元，所述控制器单元控制先开通所述辅助功率开关管单元，所述谐振电感Lr、谐振电容Cr组成的谐振回路完成谐振过程后控制开通所述主功率开关管，再控制依次关断所述辅助功率开关管、所述主功率开关管，以完成低压至高压的转换。作为本专利技术的进一步改进：所述主功率开关管、辅助功率开关管均为IGBT功率开关管。用于光伏集散电源的软开关直流/直流升压变换器，包括：输入电感L、主开关单元、辅助开关单元、输出二极管D、由谐振电容Cr、由谐振电感Lr构成的谐振回路以及反向电流抑制二极管；所述主开关单元包括反向并联连接的主功率开关管以及二极管；所述辅助开关单元包括反向并联连接的辅助功率开关管以及二极管；所述输入电感L的一端连接光伏电池板正极，另一端分别连接所述主功率开关管的高压端、所述谐振电感Lr的一端、所述输出二极管D的阳极，所述谐振电感Lr的另一端连接所述辅助功率开关管的高压端，所述主功率开关管以及所述辅助功率开关管的低压端均连接至光伏电池板负极，所述输出二极管D的阴极、所述输出电容Co的一端均连接输出端Vo的正极，所述输出电容Co的另一端连接输出端Vo的负极；所述谐振电容Cr并联设置于所述输出二极管D的两端；所述反向电流抑制二极管的阳极设置在所述谐振电感Lr、所述辅助功率开关管之间。作为本专利技术的进一步改进：还包括第一二极管D1、第二二极管D2以及吸收电容C1；所述第一二极管D1的阳极分别连接所述谐振电感Lr、所述辅助功率开关管的高压端，所述第一二极管D1的阴极连接所述第二二极管D2的阳极，所述第二二极管D2的阴极连接输出端Vo的正极；所述吸收电容C1的一端连接所述输出二极管D的阳极，另一端分别连接所述第一二极管D1的阴极、所述第二二极管D2的阳极。作为本专利技术的进一步改进：所述反向电流抑制二极管的阳极分别连接所述谐振电感Lr、所述第一二极管D1的阳极，所述反向电流抑制二极管的阴极与所述辅助功率开关管的高压端连接。作为本专利技术的进一步改进：所述反向电流抑制二极管的阳极连接所述谐振电感Lr，阴极分别连接所述第一二极管D1的阳极、所述辅助功率开关管的高压端。作为本专利技术的进一步改进：还包括分别与所述主功率开关管、辅助功率开关管连接的控制器单元，所述控制器单元控制先开通所述辅助功率开关管单元，所述谐振电感Lr、谐振电容Cr组成的谐振回路完成谐振过程后控制开通所述主功率开关管，再控制依次关断所述辅助功率开关管单元、所述主功率开关管，以完成低压至高压的转换。作为本专利技术的进一步改进：所述主功率开关管、辅助功率开关管分别为IGBT功率开关管。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：本专利技术用于光伏集散电源的软开关直流/直流升压变换器，包括输入电感、主开关单元、辅助开关单元、输出二极管、以及由谐振电容、谐振电感构成的谐振回路，由输入电感、主开关单元、输出二极管以及输出电容构成的主开关电路，实现对输入电压的升压变换功能，同时由辅助功率开关管与包括谐振电感、谐振电容的谐振回路构成辅助开关电路，辅助功率开关管与主功率开关管轮流切换开通，开通过程中通过谐振回路限制电压和电流的变化率，能够实现功率开关管以及二极管的软切换，减少开关电磁干扰，且通过输出二极管两端并联的谐振电容，既可降低主功率开关管的开关损耗，又可降低输出二极管的反向恢复开关损耗，因而能够最大限度地减少、甚至消除功率开关管和二极管的开关损耗，从而最大限度的提高系统的转换效率，满足光伏集散电源的转换需求。附图说明图1是集散式光伏发电系统的拓扑结构示意图。图2是现有的直流/直流升压变换器的结构示意图本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于光伏集散电源的软开关直流/直流升压变换器，其特征在于包括：输入电感L、主开关单元、辅助开关单元、输出二极管D、以及由谐振电容Cr、谐振电感Lr构成的谐振回路；所述主开关单元包括反向并联连接的主功率开关管以及二极管；所述辅助开关单元包括反向并联连接的辅助功率开关管以及二极管；所述输入电感L的一端连接光伏电池板正极，另一端分别连接所述主功率开关管的高压端、所述谐振电感Lr的一端、所述输出二极管D的阳极，所述谐振电感Lr的另一端连接所述辅助功率开关管的高压端，所述主功率开关管以及所述辅助功率开关管的低压端均连接至光伏电池板负极，所述输出二极管D的阴极、所述输出电容Co的一端均连接输出端Vo的正极，所述输出电容Co的另一端连接输出端Vo的负极；所述谐振电容Cr并联设置于所述输出二极管D的两端。

【技术特征摘要】
1.用于光伏集散电源的软开关直流/直流升压变换器，其特征在于包括：输入电感L、主开关单元、辅助开关单元、输出二极管D、以及由谐振电容Cr、谐振电感Lr构成的谐振回路；所述主开关单元包括反向并联连接的主功率开关管以及二极管；所述辅助开关单元包括反向并联连接的辅助功率开关管以及二极管；所述输入电感L的一端连接光伏电池板正极，另一端分别连接所述主功率开关管的高压端、所述谐振电感Lr的一端、所述输出二极管D的阳极，所述谐振电感Lr的另一端连接所述辅助功率开关管的高压端，所述主功率开关管以及所述辅助功率开关管的低压端均连接至光伏电池板负极，所述输出二极管D的阴极、所述输出电容Co的一端均连接输出端Vo的正极，所述输出电容Co的另一端连接输出端Vo的负极；所述谐振电容Cr并联设置于所述输出二极管D的两端。2.根据权利要求1所述的用于光伏集散电源的软开关直流/直流升压变换器，其特征在于：还包括第一二极管D1、第二二极管D2以及吸收电容C1；所述第一二极管D1的阳极分别连接所述谐振电感Lr、所述辅助功率开关管的高压端，所述第一二极管D1的阴极连接所述第二二极管D2的阳极，所述第二二极管D2的阴极连接输出端Vo的正极；所述吸收电容C1的一端连接所述输出二极管D的阳极，另一端分别连接所述第一二极管D1的阴极、所述第二二极管D2的阳极。3.根据权利要求1或2所述的用于光伏集散电源的软开关直流/直流升压变换器，其特征在于：还包括分别与所述主功率开关管、辅助功率开关管连接的控制器单元，所述控制器单元控制先开通所述辅助功率开关管单元，所述谐振电感Lr、谐振电容Cr组成的谐振回路完成谐振过程后控制开通所述主功率开关管，再控制依次关断所述辅助功率开关管、所述主功率开关管，以完成低压至高压的转换。4.根据权利要求1或2所述的用于光伏集散电源的软开关直流/直流升压变换器，其特征在于，所述主功率开关管、辅助功率开关管均为IGBT功率开关管。5.用于光伏集散电源的软开关直流/直流升压变换器，其特征在于包括：输入电感L、主开关单元、辅助开关单元、输出二极管D、由谐振电容Cr、由谐振电感Lr构成的谐振回路以及反向电流抑制二极管；所述主开关单元包括反向并联连接的主功率开关管以及二极管；所述辅助开关单元包括反向并联连...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈艺峰，朱淇凉，张洪浩，任艺，刘玉柱，蹇芳，唐海燕，王南，赵香桂，张蓉，唐洲，
申请(专利权)人：株洲中车时代电气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43