一种宽增益sepic变换器制造技术

本实用新型专利技术提供一种宽增益zeta变换器，主要包括一个开关管，三个功率电感，两个中间储能电容，一个输出电容，和三个二极管。本实用新型专利技术时利用电感-电容-二极管网络的内在特性，开关管关断时，第二功率电感给第一中间储能电容充电，第一功率电感放电，当开关管导通时，第一中间储能电容和输入电源同时给第一功率电感充电，从而升高输出电压，结合传统zeta变换器的原有特性实现变换器输出电压增益的拓展。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及电力电子变换器
，具体涉及一种宽增益sepic变换器。
技术介绍
随着生活和工业的发展，对电力电子变换器的要求越来越高，同时具有升压和降压功能的sepic变换器在越来越多的工业领域得到了不同程度的应用。但是传统的sepic变换器受其固有特性的限制，输出电压的变化范围较小，输出电压通常只能为输入电压的0～9倍。在低电压输入高电压输出的场合，如分布式能源并网系统和燃料电池系统，传统sepic变换器变得不再适用。为了扩大传统sepic变换器的适用范围，有必要通过技术改进拓展其输出电压增益。通过级联的方法可以实现上述目标但是会带来开关管数量增加、系统稳定性降低和效率下降等不足。
技术实现思路
本技术的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种宽增益sepic变换器。本技术通过如下技术方案实现：一种宽增益sepic变换器，主要包括输入电源、功率开关管、第一电感、第二电感、第三电感、第一中间储能电容、第二中间储能电容、输出电容、第一二极管、第二二极管、第三二极管和负载。所述第一二极管的阳极分别与第一电感的一端、输入电源的正极连接；所述第一二极管的阴极分别与第二二极管的阴极、第二电感的一端连接；所述第二二极管的阳极分别与第一电感的另一端、第一中间储能电容的一端连接；所述功率开关管的漏极分别与第二电感的另一端、第一中间储能电容的另一端、第二中间储能电容的一端连接；所述第二中间储能电容的另一端分别与第三电感的另一端、第三二极管的阳极连接；所述第三二极管的阴极分别与输出电容的一端、负载的一端连接；所述功率开关管的源极、第三电感的另一端、输出电容的另一端和负载的另一端均与输入电源的负极连接。所述第一二极管、第二二极管、第三二极管为快恢复二极管。与现有技术相比本技术具有如下优点：本技术无需额外的功率开关管，结构简单，控制方便；本技术工作时利用电感-电容-二极管网络的内在特性，功率开关管关断时，第二电感给第一中间储能电容充电，第一电感放电，当功率开关管导通时，第一中间储能电容和输入电源同时给第一电感充电，从而升高输出电压，结合传统sepic变换器的特性实现变换器输出电压增益的拓展。附图说明图1是本技术所述的一种宽增益sepic变换器的实施例的电路图；图2a和图2b分别是图1所示电路图在一个开关周期内的主要工作模态图。其中图2a是工作模态1的电路图，图2b是工作模态2的电路图。图中实线表示变换器中有电流流过的部分，虚线表示变换器中没有电流流过的部分；图3是本技术所述变换器与传统sepic变换器的增益对比曲线图。具体实施方式下面结合实施例及附图，对本技术作进一步的详细说明，但本实用新型的实施方式不限于此。实施例如图1所示，一种宽增益sepic变换器，主要包括输入电源Vg、功率开关管S、第一电感L1、第二电感L2、第三电感L3、第一中间储能电容C1、第二中间储能电容C2、输出电容C3、第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3和负载R。所述第一二极管D1的阳极分别与第一电感L1的一端、输入电源Vg的正极连接；所述第一二极管D1的阴极分别与第二二极管D2的阴极、第二电感L2的一端连接；所述第二二极管D2的阳极分别与第一电感L1的另一端、第一中间储能电容C1的一端连接；所述功率开关管S的漏极分别与第二电感L2的另一端、第一中间储能电容C1的另一端、第二中间储能电容C2的一端连接；所述第二中间储能电容C2的另一端分别与第三电感L3的另一端、第三二极管D3的阳极连接；所述第三二极管D3的阴极分别与输出电容C3的一端、负载R的一端连接；所述功率开关管S的源极、第三电感L3的另一端、输出电容C3的另一端和负载R的另一端均与输入电源Vg的负极连接。如图2a和图2b所示，一种宽增益sepic变换器在一个开关周期内主要有2个工作模态，分别描述如下：工作模态1：如图2a所示，功率开关管S开通，第一二极管D1导通，第二二极管D2和第三二极管D3截止。输入电源Vg和第一中间储能电容C1共同给第一电感L1充电，同时输入电源Vg单独给第二电感L2充电，第一电感L1和第二电感L2储能，第一中间储能电容C1释放能量。第二中间储能电容C2通过开关管S给第三电感L3充电，第三电感L3储能。输出电容C3给负载R提供能量。此工作模态下，相关电气参数关系式为：VL1＝Vg+VC1         （1）VL2＝Vg           （2）VL3＝VC2            （3）其中，Vg表示输入电源电压，VL1表示第一电感L1在此工作模态下的两端电压，VL2表示第二电感L2在此工作模态下的两端电压，VL3表示第三电感L3在此工作模态下的两端电压，VC1表示第一中间储能电容C1两端电压，VC2表示第二中间储能电容C2两端电压。工作模态2：如图2b所示，功率开关管S关断，第二二极管D2和第三二极管D3导通，第一二极管D1截止。第二电感L2经第二二极管D2向电容C1释放能量，第一中间储能电容C1储能，第一电感L1经第三二极管D3释放能量，第二中间储能电容C2储能。同时，第三电感L3经第三二极管D3续流，向负载R释放能量。此工作模态下，相关电气参数关系式为：V′L1＝Vo+VC2-VC1-Vg          （4）V′L2＝VC1      （5）V′L3＝Vo       （6）其中，V′L1表示第一电感L1在此工作模态下的两端电压，V′L2表示第二电感L2在此工作模态下的两端电压，V′L3表示第三电感L3在此工作模态下的两端电压，Vo表示输出电压。变换器稳定工作时电压增益分析：设开关管工作的开关周期为Ts，占空比为D，即工作模态1持续时间为DTs，工作模态2持续时间为(1-D)Ts。根据电感伏秒平衡特性，可得：VL1DTs＝V′L1(1-D)Ts             （7）VL2DTs＝V′L2(1-D)Ts     （8）VL3DTs＝V′L3(1-D)Ts        （9）联立式（1）～式（9）可得：VC1=D1-DVg---(10)]]>VC2=11-DVg---(11)]]>Vo=D(1-D)2Vg---(12)]]>由此可以开出，本技术所述的一种宽增益sepic变换器的电压增益M为：本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种宽增益sepic变换器，其特征在于，包括输入电源（Vg）、功率开关管（S）、第一电感（L1）、第二电感（L2）、第三电感（L3）、第一中间储能电容（C1）、第二中间储能电容（C2）、输出电容（C3）、第一二极管（D1）、第二二极管（D2）、第三二极管（D3）和负载（R）；所述第一二极管（D1）的阳极分别与第一电感（L1）的一端、输入电源（Vg）的正极连接；所述第一二极管（D1）的阴极分别与第二二极管（D2）的阴极、第二电感（L2）的一端连接；所述第二二极管（D2）的阳极分别与第一电感（L1）的另一端、第一中间储能电容（C1）的一端连接；所述功率开关管（S）的漏极分别与第二电感（L2）的另一端、第一中间储能电容（C1）的另一端、第二中间储能电容（C2）的一端连接；所述第二中间储能电容（C2）的另一端分别与第三电感（L3）的另一端、第三二极管（D3）的阳极连接；所述第三二极管（D3）的阴极分别与输出电容（C3）的一端、负载（R）的一端连接；所述功率开关管（S）的源极、第三电感（L3）的另一端、输出电容（C3）的另一端和负载（R）的另一端均与输入电源（Vg）的负极连接。

【技术特征摘要】
1.一种宽增益sepic变换器，其特征在于，包括输入电源（Vg）、功率开关管（S）、第一电感（L1）、第二电感（L2）、第三电感（L3）、第一中间储能电容（C1）、第二中间储能电容（C2）、输出电容（C3）、第一二极管（D1）、第二二极管（D2）、第三二极管（D3）和负载（R）；
所述第一二极管（D1）的阳极分别与第一电感（L1）的一端、输入电源（Vg）的正极连接；
所述第一二极管（D1）的阴极分别与第二二极管（D2）的阴极、第二电感（L2）的一端连接；
所述第二二极管（D2）的阳极分别与第一电感（L1）的另一端、第一中间储能电容（C1）的一端连接；
所述功率开关管（...

【专利技术属性】
技术研发人员：张波，张能，黄子田，丘东元，肖文勋，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：实用新型
国别省市：