本实用新型专利技术提供一种采用开关电感和电压举升技术的准Z源变换器。所述变换器包括直流输入电源、第一二极管（D1）、第一电感（L1）、第二二极管（D2）、第二电感（L2）、第三二极管（D3）、第二电容（C2）、第四二极管（D4）、第一电容（C1）、第五二极管（D5）、第三电容（C3）、第三电感（L3）、第四电感（L4）、第六二极管（D6）、开关管（S）、第七二极管（D7）、输出电容（Cout）和负载。本实用新型专利技术相比于Boost变换器、开关电感型准Z源变换器等具有较高的电压增益，适用于非隔离型高增益直流电压变换的场合。
【技术实现步骤摘要】
本技术设及DC/DC变换器领域，具体设及一种采用开关电感和电压举升技术 的准Z源变换器。
技术介绍
近年来，随着石油、煤炭等化石能源的日益枯竭，世界各国都在大力开发新型可再 生清洁能源，如太阳能、燃料电池和风能等。而可再生能源发电系统通常需要具有较强升压 能力的直流功率变换器，将从可再生能源中获得的低压直流电（18~50V)转换为足够高的 直流电压(200~400V)，然后再进行逆变W并网发电。但许多升压DC/DC变换器受到寄生参 数、生热和损耗的限制，无法实现大幅度的升压，如Boost变换器，其电压增益为1/(1-D)，D 为占空比，但由于寄生参数的影响，其增益受到限制;又如双开关电感型准Z源变换器，其电 压增益为(1+D)/(1-3D)，较Boost变换器有了很大的提高，但仍有提升的空间。
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，提出一种采用开关电感和电压 举升技术的准Z源变换器。 本技术电路中具体包括直流输入电源Vin、第一二极管、第一电感、第二二极 管、第二电感、第Ξ二极管、第二电容、第四二极管、第一电容、第五二极管、第Ξ电容、第Ξ 电感、第四电感、第六二极管、开关管、第屯二极管、输出电容和负载。 本技术电路具体的连接方式为:所述的直流输入电源Vin的正极与第一二极管 的阳极和第一电感的一端连接。所述的第一二极管的阴极与第二二极管的阴极和第二电感 的一端连接。所述的第二二极管的阳极与第一电感的另外一端和第Ξ二极管的阳极连接。 所述的第二电感的另外一端与第Ξ二极管的阴极、第二电容的一端和第四二极管的阳极连 接。所述的第四二极管的阴极与第一电容的一端、第五二极管的阳极和第Ξ电感的一端连 接。所述的第五二极管的阴极与第Ξ电容的一端和第四电感的一端连接。所述的第Ξ电容 的另外一端与第Ξ电感的另外一端和第六二极管的阳极连接。所述的第六二极管的阴极与 第四电感的另外一端、第二电容的另外一端、开关管的漏极和第屯二极管的阳极连接。所述 的第屯二极管的阴极与输出电容的一端和负载的一端连接。所述的输出电容与负载并联。 所述的直流输入电源Vin的负极与第一电容的另外一端、开关管的源极、输出电容的另外一 端和负载的另外一端连接。 与现有技术相比，本技术电路具有的优势为：相比于传统的Boost变换器(其 输出电压天和双开关电感型准Z源变换器(其输出电压文等DC/DC变换器，在相同的占空比和输入电压的情况下，具有更高的输出电压，输出电压为在相同的输入电压和输出电压条件下，本技术电路只需要较小 的占空比就可w将低等级电压升至高等级的电压，而且输入输出共地等，因此本技术 电路具有很广泛的应用前景。【附图说明】 图1为一种采用开关电感和电压举升技术的准Z源变换器结构图。 图2为一个开关周期主要元件的电压电流波形图。 图3曰、图3b为一个开关周期内电路模态图。 图4为提出的电路、Boost和双开关电感型准Z源变换器的增益Vcmt/Vin随占空比D变 化的波形图。【具体实施方式】 为W下结合实施例及附图对本技术作进一步详细的描述说明，但本技术 的实施方式不限于此。需指出的是，W下若有未特别详细说明之过程或参数，均是本领域技 术人员可参照现有技术理解或实现的。 本技术的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。为了验 证方便，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、第一二极管化电流iDl、 第二二极管化电流iD2、第Ξ二极管化电流iD3、第四二极管〇4电流iD4、第五二极管化电流iD5、 第六二极管化电流iD6、第屯二极管化电流iD7、第一电感^电流U1、第二电感L2电流iL2、第Ξ 电感L3电流iL3、第四电感L4电流iL4、第一电容Cl电压Vci、第二电容C2电压VC2、第Ξ电容C3电 压Vc3的波形图如图2所示。在to~ti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从低 电平变为高电平，开关管S导通，第一二极管化、第Ξ二极管化、第五二极管化和第六二极管 化承受正向电压导通，第二二极管化、第四二极管〇4和第屯二极管化承受反向电压截止。直 流输入电源Vin与第二电容C2通过第一二极管化和开关管S同时给第二电感L2充电，直流输入 电源Vin与第二电容C2通过第Ξ二极管化和开关管S同时给第一电感^充电，第一电容Cl通过 第五二极管化和开关管S给第四电感L4充电，第一电容Cl通过第六二极管化和开关管S给第 Ξ电感L3充电，第一电容Cl通过第五二极管化、第六二极管化和开关管S给第Ξ电容C3充电。 此外，输出电容Cnut给负载供电。 在ti~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从高 电平变为低电平，开关管S关断，第一二极管化、第Ξ二极管化、第五二极管化和第六二极管 化承受反向电压截止，第二二极管化、第四二极管〇4和第屯二极管化承受正向电压导通。直 流输入电源Vin与第一电感^和第二电感L2通过第二二极管化、第四二极管〇4和第屯二极管 化同时给第一电容Cl、第二电容C2、输出电容Cout和负载充电，第Ξ电感L3、第四电感L4和第Ξ 电容C3通过第四二极管〇4和第屯二极管化同时给第一电容Cl、第二电容C2、输出电容Ccmt和负 载充电。此夕h直流输入电源Vin、第一电感Ll、第二电感1^2、第；电感L3、第四电感L4和第；电 容C3通过第二二极管化、第四二极管〇4和第屯二极管化同时给输出电容Ccmt和负载供电。 本技术电路的稳态增益推导如下。 由于第一电感^与第二电感L2的电感值相等，第Ξ电感L3与第四电感L4的电感值 相等，则第一电感^与第二电感L2的电压、电流相等，第立电感L3与第四电感L4的电压、电流 相等。由第一电感b与第二电感L2、第Ξ电感L3、第四电感L4的电压在一个开关周期内的 平均值为零，可得到下列关系式。 又当开关管(S)关断时，输出电压满足下列关系式。 V〇ut = Vci+Vc2 (3) 联立求解式(1)、（2)、（3)可得到输出电压与直流输入电压Vin的关系。(斗） 传统Boost变换器与双开关电感型准Z源变换器的稳态增益分别为1/Q-D)和（1 + D)/(1-3D)(D为占空比），本技术所提电路与Boost变换器、开关电感型准Z源变换器的 稳态增益比较图如图4所示，从图4可知，当输入电压为10V时，本技术提出的电路只需 占空比为0.2就可W升至150V左右，而另两种变换器则需要较大的占空比。【主权项】1. 一种采用开关电感和电压举升技术的准Z源变换器，其特征在于包括直流输入电源、 第一二极管(DD、第一电感(LD、第二二极管(D2)、第二电感(L2)、第三二极管(D 3)、第二电容 (C2)、第四二极管(D4)、第一电容(CD、第五二极管(D5)、第三电容(C3)、第三电感(L 3)、第四 电感(L4)、第六二极管(D6)、开关管(S)、第七二极管(D7)、输出电容(C?t)和负载； 所述直流输入电源的正极与第一二极管(DD的阳极和第一电感(LD的一端连接;所述 第一二极管(DD的阴极与第二二极管(D2)的阴极和第二电感(L2)的本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种采用开关电感和电压举升技术的准Z源变换器，其特征在于包括直流输入电源、第一二极管（D1）、第一电感（L1）、第二二极管（D2）、第二电感（L2）、第三二极管（D3）、第二电容（C2）、第四二极管（D4）、第一电容（C1）、第五二极管（D5）、第三电容（C3）、第三电感（L3）、第四电感（L4）、第六二极管（D6）、开关管（S）、第七二极管（D7）、输出电容（Cout）和负载；所述直流输入电源的正极与第一二极管（D1）的阳极和第一电感（L1）的一端连接；所述第一二极管（D1）的阴极与第二二极管（D2）的阴极和第二电感（L2）的一端连接；所述第二二极管（D2）的阳极与第一电感（L1）的另外一端和第三二极管（D3）的阳极连接；所述第二电感（L2）的另外一端与第三二极管（D3）的阴极、第二电容（C2）的一端和第四二极管（D4）的阳极连接；所述第四二极管（D4）的阴极与第一电容（C1）的一端、第五二极管（D5）的阳极和第三电感（L3）的一端连接；所述第五二极管（D5）的阴极与第三电容（C3）的一端和第四电感（L4）的一端连接；所述第三电容（C3）的另外一端与第三电感（L3）的另外一端和第六二极管（D6）的阳极连接；所述第六二极管（D6）的阴极与第四电感（L4）的另外一端、第二电容（C2）的另外一端、开关管（S）的漏极和第七二极管（D7）的阳极连接；所述第七二极管（D7）的阴极与输出电容（Cout）的一端和负载的一端连接；所述输出电容（Cout）与负载并联；所述直流输入电源Vin的负极与第一电容（C1）的另外一端、开关管（S）的源极、输出电容（Cout）的另外一端和负载的另外一端连接。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张波，沈瀚云，罗安，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：新型
国别省市：广东;44
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