一种堆叠型准Z源升压斩波电路制造技术

技术编号:19834731 阅读:34 留言:0更新日期:2018-12-19 18:56
本发明专利技术提供一种堆叠型准Z源升压斩波电路,包括直流输入电源V

【技术实现步骤摘要】
一种堆叠型准Z源升压斩波电路
本专利技术涉及DC/DC变换器领域,具体涉及一种堆叠型准Z源升压斩波电路。
技术介绍
在光伏和燃料电池等可再生能源发电系统中,需要高电压增益的DC/DC变换器来获得较高的直流电压。然而,由于开关寄生参数和耐压能力限制了传统的DC/DC升压变换器的电压增益和输出电压幅值。如电压增益为1/(1-D)(D为占空比)的Boost电路,当占空比接近于1才可以获得较高的电压增益,但是开关寄生参数限制占空比调节范围;同时由于其二极管和开关的电压应力与输出电压相等,输出电压的幅值受到二极管和开关的耐压能力限制。近年来新出现的Z源或准Z源DC/DC变换器,电压增益高于boost电路,如电压增益为(2-2D)/(1-2D)(D为占空比)的共地的高增益Z源变换器和电压增益为1/(1-4D)(D为占空比)的HybridZ源DC/DC变换器。但是,以上Z源和准Z源的DC/DC变换器开关的电压应力均未明显降低,因此输出电压幅值依旧受到限制。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有技术的不足,提出堆叠型准Z源升压斩波电路。本专利技术电路中具体包括直流输入电源Vin、第一电感、第二电感、第三电感、第四电感、第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第五电容、第六电容、第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管、开关管、输出电容和负载。本专利技术电路具体的连接方式为:直流输入电源Vin正极、第一二极管的阳极、第一电容的一端连接;直流输入电源Vin负极、第一电感的一端、负载的负极和输出电容的一端连接;第一电感的另一端、第二电容的一端和开关管的源极连接;第一电容的另一端、第二二极管的阳极、第二电感的一端和第三电容的一端连接;第二电容的另一端、第一二极管的阴极、第二电感的另一端和第四电容的一端连接;第三电容的另一端、第三二极管的阳极、第三电感的一端和第五电容的一端连接;第四电容的另一端、第二二极管的阴极、第三电感的另一端和第六电容的一端连接;第五电容的另一端、第四电感的一端和开关管的漏极连接;第六电容的另一端、第三二极管的阴极、第四电感的另一端和第四二极管的阳极连接;第四二极管的阴极、输出电容的另一端和负载的正极连接。与现有技术相比,本专利技术电路具有的优势为:在电压增益上,相比于传统的Boost变换器(其电压增益为M=1/(1-D))、共地的高增益Z源变换器(其电压增益为M=(2-2D)/(1-2D))和HybridZ源变换器(其电压增益为M=1/(1-4D))等DC/DC变换器,具有更高的电压增益,其电压增益为M=(2-2D)/(1-4D);在开关电压应力上,相比于传统的Boost变换器(其开关电压应力为Vs=Vout)、共地的高增益Z源变换器(其开关电压应力为Vs=Vout-Vin)和HybridZ源变换器(其开关电压应力为Vs=Vout)等DC/DC变换器,具有更小的开关电压应力,其电压应力为Vs=(2Vout-Vin)/3。当输入电压和输出电压相同时,本专利技术电路的开关占空比较小并且开关应力较小,并且输入输出共地,因此本专利技术电路具有很广泛的应用前景。附图说明图1为一种堆叠型准Z源升压斩波电路结构图。图2为一个开关周期T主要元件的电压电流波形图。图3a~3b为一个开关周期内电路模态图。图4为提出的电路、Boost变换器、共地的高增益Z源变换器和HybridZ源变换器的电压增益与占空比D的关系图。图5为提出的电路、Boost变换器、共地的高增益Z源变换器和HybridZ源变换器的开关电压应力与输入电压的比值Vs/Vin与电压增益的关系图。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的具体实施方案进行具体说明,但本专利技术的实施不限于此,需指出的是以下若有未特别详细说明之符号或过程,均是本领域技术人员可参照现有技术实现的。本实例基本拓扑结构和各主要元件电压电流参考方向如图1所示。一种堆叠型准Z源升压斩波电路,其包括直流输入电源Vin、第一电感L1、第二电感L2、第三电感L3、第四电感L4、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、第五电容C5、第六电容C6、第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4、开关管S、输出电容Cout和负载。所述的直流输入电源Vin正极、第一二极管D1的阳极、第一电容C1的一端连接;所述的直流输入电源Vin负极、第一电感L1的一端、负载的负极和输出电容Cout的一端连接;所述的第一电感L1的另一端、第二电容C2的一端和开关管S的源极连接;所述的第一电容C1的另一端、第二二极管D2的阳极、第二电感L2的一端和第三电容C3的一端连接;所述的第二电容C2的另一端、第一二极管D1的阴极、第二电感L2的另一端和第四电容C4的一端连接;所述的第三电容C3的另一端、第三二极管D3的阳极、第三电感L3的一端和第五电容C5的一端连接;所述的第四电容C4的另一端、第二二极管D2的阴极、第三电感L3的另一端和第六电容C6的一端连接;所述的第五电容C5的另一端、第四电感L4的一端和开关管S的漏极连接;所述的第六电容C6的另一端、第三二极管D3的阴极、第四电感L4的另一端和第四二极管D4的阳极连接;所述的第四二极管D4的阴极、输出电容Cout的另一端和负载的正极连接。为了分析方便,电路结构中的器件均视为理想器件。开关管S的驱动信号VGS、第一二极管D1电流iD1、第二二极管D2电流iD2、第三二极管D3电流iD3、第四二极管D4电流iD4、第一电感L1电流iL1、第二电感L2电流iL2、第三电感L3电流iL3、第四电感L4电流iL4、第一电容C1电压VC1、第二电容C2电压VC2、第三电容C3电压VC3、、第四电容C4电压VC4、、第五电容C5电压VC5、第六电容C6电压VC6、输出电容Cout电压VCo和输出电压Vout的波形图如图2所示,具体说明如下。在t0~t1阶段,变换器在此阶段的模态图如图3a所示,开关管S的驱动信号VGS为高电平,开关管S导通,第一二极管D1、第二二极管D2和第三二极管D3承受反向电压截止,第四二极管D4承受正向电压导通。直流输入电源Vin、第一电容C1、第三电容C3和第五电容C5通过开关管S向第一电感L1充电,第二电容C2、第三电容C3和第五电容C5通过开关管S向第二电感L2充电,第二电容C2、第四电容C4和第五电容C5通过开关管S向第三电感L3充电,第二电容C2、第四电容C4和第六电容C6通过开关管S向第四电感L4充电,直流输入电源Vin、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、第五电容C5和第六电容C6通过开关管S和第四二极管D4向输出电容Cout充电和向负载供电。在t1~t2阶段,变换器在此阶段的模态图如图3b所示,开关管S的驱动信号VGS为低电平,开关管S关断,第一二极管D1、第二二极管D2和第三二极管D3承受正向电压导通,第四二极管D4承受反向电压截止。直流输入电源Vin和第一电感L1通过第一二极管D1给第二电容C2充电,第二电感L2通过第一二极管D1给第一电容C1充电,第二电感L2通过第二二极管D2给第四电容C4充电,第三电感L3通过第二二极管D2给第三电容C3充电,第三电感L3通过第三二极管D3给第六电容C6充电,第四电感L4通过第本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种堆叠型准Z源升压斩波电路,其特征在于包括直流输入电源Vin、第一电感(L1)、第二电感(L2)、第三电感(L3)、第四电感(L4)、第一电容(C1)、第二电容(C2)、第三电容(C3)、第四电容(C4)、第五电容(C5)、第六电容(C6)、第一二极管(D1)、第二二极管(D2)、第三二极管(D3)、第四二极管(D4)、开关管(S)、输出电容(Cout)和负载。

【技术特征摘要】
1.一种堆叠型准Z源升压斩波电路,其特征在于包括直流输入电源Vin、第一电感(L1)、第二电感(L2)、第三电感(L3)、第四电感(L4)、第一电容(C1)、第二电容(C2)、第三电容(C3)、第四电容(C4)、第五电容(C5)、第六电容(C6)、第一二极管(D1)、第二二极管(D2)、第三二极管(D3)、第四二极管(D4)、开关管(S)、输出电容(Cout)和负载。2.根据权利要求1所述的一种堆叠型准Z源升压斩波电路,其特征在于:所述的直流输入电源Vin正极、第一二极管(D1)的阳极、第一电容(C1)的一端连接;所述的直流输入电源Vin负极、第一电感(L1)的一端、负载的负极和输出电容(Cout)的一端连接;所述的第一电感(L1)的另一端、第二电容(C2)的一端和开关管(S)的源极连接;所述的第一电容(C1)的另一端、第二二极管(D2)的阳极、第二电感(L2)的一端和第三电容(C3)...

【专利技术属性】
技术研发人员:张波陈垣黄子田
申请(专利权)人:华南理工大学东莞市石龙富华电子有限公司
类型:发明
国别省市:广东,44

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