有附加电势激励的单管高增益直流电压提升变换电路制造技术

本发明专利技术公开了有附加电势激励的单管高增益直流电压提升变换电路，属于电力变换电路技术领域，本发明专利技术的有附加电势激励的单管高增益直流电压提升变换电路，由单个开关管控制升压电感元件及并行辅助电感元件的充放电，并行辅助电感元件对辅助电容充电形成附加电势，该附加电势在开关管的开通过程中与电源电压共同对升压电感进行叠加激励，升压电感获得更多电能，在开关管关断时升压电感形成的泵升电压可以实施输入直流电压更大的提升，从而，获得比单级升压斩波变换电路高得多的输出电压增益；同时，本发明专利技术电路控制模态简单，电路传递功率的效率高，适用于光伏发电系统光伏电池输出电压的提升控制。

【技术实现步骤摘要】
有附加电势激励的单管高增益直流电压提升变换电路
本专利技术属于电力变换电路
，具体涉及有附加电势激励的单管高增益直流电压提升变换电路。
技术介绍
随着经济与社会的发展，能源需求紧张加剧，化石能源的负面影响突出，风能与太阳能等新能源发电系统正蓬勃发展，并逐步获得推广应用。但在实际应用中，风速、光照、气候等随机因素的影响，制约了新能源发电系统的广泛应用。如何让风能、太阳能发电装置在风力、光照、气候等环境条件变化情况下产生稳定的电能，是新能源发电系统必须考虑的因素。在光伏发电中，为在光照变化时充分有效地使用光能，给后续负载提供稳定的直流电压，需要配置直流升压变换电路，将光电池输出电压调整到合适的电压范围，同时实施最大功率跟踪(MPPT)控制。同样，直驱风力发电系统输出电压随风速变化，在实施逆变前，必须使逆变器输入直流电压控制在适当范围内，考虑到发电系统在任意风况下希望其输出最大功率，也需要实施MPPT控制。因此，在可再生能源发电系统中，升压变换电路获得广泛应用。Boost变换电路是直流升压变换的典型电路，在实际运行过程中，其升压比不大，在光伏发电系统中，Boost变换电路的应用受到限制，对光伏发电系统应用不利，需要配置高增益的升压变换电路。
技术实现思路
专利技术目的：本专利技术的目的在于提供有附加电势激励的单管高增益直流电压提升变换电路，升压电感元件被电源电压及附加电势共同激励，从而实施直流电压的提升变换控制，获得比单级升压斩波变换电路高得多的输出电压增益，电路结构简单，控制方便，效率高。技术方案：为实现上述专利技术目的，本专利技术采用如下技术方案：有附加电势激励的单管高增益直流电压提升变换电路，包括电源E，所述的电源E的正端与升压电感L1及第二二极管D2阳极分别相连，所述的电源E的负端与开关管T发射极、输出负载电容Co负极、负载阻抗R低电位端分别相连；所述的第二二极管D2阴极与第三二极管D3的阴极、辅助电感L2的一端分别相连；所述的升压电感L1的另一端与第三二极管D3的阳极、辅助电容C1的低电位端、第一二极管D1的阳极分别相连；所述的辅助电容C1的高电位端与辅助电感L2的另一端、开关管T集电极分别相连；所述的第一二极管D1的阴极与输出负载电容Co正极、负载阻抗R高电位端分别相连。设定开关管工作周期为Ts，工作周期内的开关管导通时间为ton，则占空比为则：辅助电容C1两端的电压：输出负载电容Co两端的电压：设变换电路需要转换最大功率为PMax，变换器输入电流最大值：IMax＝PMax/E，则：电感电流额定参数：IL1e＝IL2e＝(1.1:1.2)IMax；电感电流脉动控制在最大值的10％，则：电感参数：其中，f为开关管控制频率。所述的开关管T电流定额按照电感电流最大值的1.2-1.5倍；开关管T额定电压为其实际承受电压的1.5-2.0倍，则：额定电压：ITe＝(1.2:1.5)IMax；额定电流：所述的第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3的电流定额按照电感电流最大值的1.2-1.5倍；电压定额按照其实际所承受的电压1.5-2.0倍选择，则：电流定额：ID1e＝ID2e＝ID3e＝(1.2:1.5)IMax；电压定额：辅助电容C1额定电压：输出负载电容Co额定电压：当电路输出电压的脉动范围控制在稳定值的10％以内，R为变换器输出负载等效电阻，则：输出负载电容：辅助电容：有益效果：与现有技术相比，本专利技术的有附加电势激励的单管高增益直流电压提升变换电路，由单个开关管控制升压电感元件及并行辅助电感元件的充放电、并行辅助电感元件对辅助电容充电形成附加电势，该附加电势在开关管的开通过程中与电源电压共同对升压电感进行叠加激励，升压电感获得更多电能，在开关管关断时升压电感形成的泵升电压可以实施输入直流电压更大的提升，从而，获得比单级升压斩波变换电路高得多的输出电压增益；同时，本专利技术电路控制模态简单，电路传递功率的效率高，适用于光伏发电系统光伏电池输出电压的提升控制。附图说明图1是有附加电势激励的单管高增益直流电压提升变换电路；图2是开关管开通时电路工作情况；图3是开关管关断时电路工作情况；图4本申请的变换器与Boost变换器升压倍数比较图。具体实施方式下面结合附图和具体实施实例对本专利技术做进一步的说明。应理解这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围，在阅读了本专利技术之后，本领域技术人员对本专利技术的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。有附加电势激励的单管高增益直流电压提升变换电路，包括电源E、升压电感L1、辅助电感L2、第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、开关管T、输出负载电容Co、辅助电容C1、负载阻抗R。电源E的正端与升压电感L1及第二二极管D2阳极分别相连，电源E的负端与开关管T发射极、输出负载电容Co负极、负载阻抗R低电位端分别相连；第二二极管D2阴极与第三二极管D3的阴极、辅助电感L2的一端分别相连；升压电感L1的另一端与第三二极管D3的阳极、辅助电容C1的低电位端、第一二极管D1的阳极分别相连；辅助电容C1的高电位端与辅助电感L2的另一端、开关管T集电极分别相连；第一二极管D1的阴极与输出负载电容Co正极、负载阻抗R高电位端分别相连。假定开关管工作周期为Ts，工作周期内的开关管导通时间为ton，则占空比为电路工作情况按照开关管的开通、关断分成两种工作状态。假定电路中电感、电容元件足够大，电容电压在开关过程中基本上保持不变，电感电流连续。为方便起见，仅分析电路进入稳定状态下的工作情况。随着开关管的开通、关断，在辅助电容C1上形成下“+”上“-”的电势，该电势并不直接作用在负载上，但在变换电路工作过程中将和电源电动势一道对变换电路的升压电感予以激励，将变相地提升激励电源的电压数值，可将其视为附加电势。(1)当开关管开通时，电路工作情况如图2所示。电路稳定工作情况下，辅助电容C1两端的电压Uc1为下“正”上“负”。观察电路，开关管开通时，升压电感L1的电流i1流通路径为：电源正端“+”→L1→C1→T→电源负端“-”，附加电势与电源电压一道对升压电感激励，根据基尔霍夫电压定律有方程：在电源电压及辅助电容C1电压作用下，升压电感L1电流i1逐步增加，升压电感L1上的自感应电动势极性为左“正”右“负”。辅助电感L2的电流i2流通路径为：电源正端“+”→D2→L2→T→电源负端“-”根据基尔霍夫电压定律有方程：在电源电压作用下，辅助电感L2电流i2逐步增加，辅助电感L2上的自感应电动势极性为左“正”右“负”。此时，第一二极管D1截止，输出端电压由输出负载电容Co放电保持。(2)当开关管关断时，电路工作情况如图3所示。开关管关断后，升压电感L1的电流i1流通路径为：电源正端“+”→L1→D1→负载→电源负端“-”，根据基尔霍夫电压定律有方程：输出负载电容Co两端的电压：电源和升压电感L1的自感应电动势共同给负载供电，升压电感L1电流i1下降，升压电感L1的自感应电动势极性为右“正”左“负”。辅助电感L2的电流i2流通路径为：D3阴极→L2→C1→D3阳极，根据基尔霍夫电压定律有方程：辅助电容C1两端的电压：辅助电感L2向辅助电容C1放电，辅助电容C1充电形成附加电势，电流i2减小，本文档来自技高网...

【技术保护点】
有附加电势激励的单管高增益直流电压提升变换电路，其特征在于：包括电源E，所述的电源E的正端与升压电感L

【技术特征摘要】
1.有附加电势激励的单管高增益直流电压提升变换电路，其特征在于：包括电源E，所述的电源E的正端与升压电感L1及第二二极管D2阳极分别相连，所述的电源E的负端与开关管T发射极、输出负载电容Co负极、负载阻抗R低电位端分别相连；所述的第二二极管D2阴极与第三二极管D3的阴极、辅助电感L2的一端分别相连；所述的升压电感L1的另一端与第三二极管D3的阳极、辅助电容C1的低电位端、第一二极管D1的阳极分别相连；所述的辅助电容C1的高电位端与辅助电感L2的另一端、开关管T集电极分别相连；所述的第一二极管D1的阴极与输出负载电容Co正极、负载阻抗R高电位端分别相连。2.根据权利要求1所述的有附加电势激励的单管高增益直流电压提升变换电路，其特征在于：设定开关管工作周期为Ts，工作周期内的开关管导通时间为ton，则占空比为则：辅助电容C1两端的电压：输出负载电容Co两端的电压：3.根据权利要求2所述的有附加电势激励的单管高增益直流电压提升变换电路，其特征在于：设变换电路需要转换最大功率为PMax，变换器输入电流最大值：IMax＝PMax/E，则：电感电流额定参数：IL1e＝IL2e＝(1.1:1.2)IMax；电感电流脉动控制在最大值的10％，则：电感参数：其中，f为开关管控制频率。4.根据权利要求3所述的有附加电势激励的单管高增益直流电压提升变换电路，其特征在于：...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈荣，顾春雷，陈冲，王银杰，白雪飞，谢明月，
申请(专利权)人：盐城工学院，
类型：发明
国别省市：江苏,32