一种开关零电压关断双路输入高增益DC/DC变换器制造技术

一种开关零电压关断双路输入高增益DC/DC变换器，包含两个直流输入电源，两个电感，两个功率开关，以及两个零电压关断软开关辅助电路和倍增模块。第一电感的输入端接第一直流输入电源的正极，第二电感的输入端接第二直流输入电源的正极，输出端分别接第一功率开关和第二功率开关的漏极，第一功率开关和第二功率开关的源极接输入电源的负极；两个功率开关的栅极分别接各自的控制器；两个零电压关断软开关辅助电路都是由一个电容和两个二极管组成；第一电感和第二电感的输出端分别接零电压关断软开关辅助电路网络中相应的结点；两个倍增模块是由两个二极管和两个电容构成的具有四个端口的单元。本发明专利技术电路拓扑简单，控制容易实现，可以将新能源发电装置和燃料电池同时接入一个拓扑之中。

【技术实现步骤摘要】
一种开关零电压关断双路输入高增益DC/DC变换器
本专利技术涉及一种DC/DC变换器，具体是一种开关零电压关断双路输入高增益DC/DC变换器。
技术介绍
在现有技术中，基本的两相升压型(Boost)交错并联变换器，参见附图1，包括一个直流输入电源，两个电感，两个功率开关管和两个输出二极管。其中，第一个电感的输入端与第二个电感的输入端一起连接输入电源的正极，第一个电感的输出端接第一个输出二极管的阳极，第一个二极管的阴极与第二个二极管的阴极一起接输出端电容的上端；在第一电感和第一个二极管的阳极之间接第一功率开关的漏极，第一功率开关源极接变换器的负极；第二个电感的输出端接第二个输出二极管的阳极，在第二电感和第二个二极管的阳极之间接第二功率开关的漏极，第二功率开关源极接变换器的负极。这种变换器输入输出电压增益较小，功率开关管和二极管的电压应力均为输出电压，电压应力高，损耗较大。单路直流输入电源，在现有的光伏发电和风力发电等其他新能源发电相结合的场合下，已经满足不了要求了，不利于提高了能源的综合利用率，增加了经济成本；同时开关管在导通和关断过程中有显著的开关损耗，导致工作效率不高，且在一些输入输出电压差较大的场合，其输入输出升压能力难以满足要求。
技术实现思路
针对上述现有技术的不足，本专利技术提供一种开关零电压关断双路输入高增益DC/DC变换器，通过运用双路直流电源输入方式，使得光伏发电、风力发电等其他新能源发电得以相结合，提高了能源的综合利用率，降低了经济成本，大大提高了能源的综合利用率。本专利技术采取的技术方案为：一种开关零电压关断双路输入高增益DC/DC变换器，包括两个直流输入电源Vin1和Vin2，两个功率电感L1、L2，两个功率开关S1、S2，两个零电压关断软开关辅助电路，倍增模块；第一电感L1和第二电感L2的输入端同时接双端口输入电源Vin1和Vin2的正极，第一电感L1和第二电感L2的输出端分别接第一功率开关S1和第二功率开关S2的漏极，第一功率开关S1和第二功率开关S2的源极接双端口输入电源Vin1和Vin2的负极；两个功率开关S1、S2的栅极分别接各自的控制器；功率开关S1对应的零电压关断软开关辅助电路，由二极管D1和D2和电容C1组成。连接关系为：二极管D1和D2串联，电容C1的上端与二极管D1、D2串联的节点相连，第一电感L1的输出端接二极管D1的阳极，第二电感L2输出端接电容C1的下端，二极管D2的阴极接二极管D1a的阴极；功率开关S2对应的零电压关断软开关辅助电路，由二极管D3和D4和电容C2组成。连接关系为：二极管D3和D4串联，电容C2的下端与二极管D3、D4串联的节点相连，电容C2的上端与第二电感L2的输出端连接，二极管D3的阴极接直流输入电源的负极，二极管D4的阳极接二极管D1b的阳极；第一倍增模块，由二极管D1a、D1b和电容C1a、C1b组成。连接关系为：二极管D1a的阳极与第二电感L2的输出端连接，二极管D1a的阴极与电容C1a的上端连接；电容C1a与C1b串联在一起，二者的节点与第一电感L1的输出端相连；电容C1b的下端与二极管D4和D1b的阳极连接，二极管D1b的阴极与二极管D3的阴极接在一起，同时接在直流电源负极；第二倍增模块，由二极管D2a、D2b和电容C2a、C2b组成。连接关系为：二极管D2a的阳极与电容C1a上端连接，二极管D2a的阴极与电容C2a的上端连接；电容C2a与C2b串联在一起，二者的节点与第二电感L2的输出端相连；电容C2b的下端与二极管D2b的阳极连接。负载电阻R的上端，连接电容C2a的上端，电容C2b的下端；之后的倍增模块依次接入；同时第一电感L1输出端与所有奇数个倍增模块的上下两个串联电容之间的节点相连；第二电感L2的输出端与所有偶数倍增模块的上下两个电容之间的节点相连。所述零电压关断软开关辅助电路，为一个三端口单元，电容连接在两个串联的二极管中间节点上。该变换器控制方式为交错控制策略。本专利技术一种开关零电压关断双路输入高增益DC/DC变换器，有益效果如下：1、本专利技术将两种不同的新能源发电系统可以有效的接入到一个电路拓扑之中，减少了经济成本的同时提高了能源使用效率。2、本专利技术加入倍增模块组成高增益升压网络，实现了2n倍于基本Boost升压变换器的输入输出电压增益，同时倍增模块可以根据需要增减数量，拓宽了该变换器的应用场合。3、本电路中加入零电压关断软开关辅助电路，使得功率开关S1、S2均实现了软开关功能，减少了开关损耗，提高了工作效率。4、电路中开关器件的电压应力大幅降低。5、与现有的高增益升压变换器相比，不含有变压器和耦合电感，电路拓扑简单，易于实现。附图说明图1是现有的两相升压型(Boost)交错并联变换器电路原理图。图2即为本专利技术具体实施方式中含2组倍增模块的电路原理图。图3是本专利技术中所采用的零电压关断软开关辅助电路电路图。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细说明。如图2所示，以含有2个倍增模块为例的一种含有软开关的双端口输入高增益DC/DC变换器，由两路输入电源Vin1和Vin2、DC/DC升压电路和软开关辅助电路组成；包含两个直流输入电源Vin1和Vin2，两个功率电感L1、L2，两个功率开关S1、S2，六个二极管D1、D2、D3、D4、D1a、D1b、D2a、D2b和五个电容C1、C2、C1a、C1b、C2a、C2b。第一电感L1和第二电感L2的输入端分别接双端口输入电源Vin1和Vin2的正极，第一电感L1和第二电感L2的输出端分别接第一功率开关S1和第二功率开关S2的漏极，第一功率开关S1和第二功率开关S2的源极接双端口输入电源Vin1和Vin2的负极；两个功率开关S1、S2的栅极分别接各自的控制器。S1对应的零电压关断软开关辅助电路，由二极管D1和D2和电容C1组成。连接关系为：二极管D1和D2串联，电容C1的上端与二极管D1、D2串联的节点相连，第一电感L1的输出端接二极管D1的阳极，第二电感L2输出端接电容C1的下端，二极管D2的阴极接二极管D1a的阴极；S2对应的零电压关断软开关辅助电路，由二极管D3和D4和电容C2组成。连接关系为：二极管D3和D4串联，电容C2的下端与二极管D3、D4串联的节点相连，电容C2的上端与第二电感L2的输出端连接，二极管D3的阴极接直流输入电源的负极，二极管D4的阳极接二极管D1b的阳极。第一倍增模块，由二极管D1a、D1b和电容C1a、C1b组成。连接关系为：二极管D1a的阳极与第二电感L2的输出端连接，二极管D1a的阴极与电容C1a的上端连接；电容C1a与C1b串联在一起，二者的节点与第一电感L1的输出端相连；电容C1b的下端与二极管D4和D1b的阳极连接，二极管D1b的阴极与二极管D3的阴极接在一起，同时接在直流电源负极。第二倍增模块，由二极管D2a、D2b和电容C2a、C2b组成。连接关系为：二极管D2a的阳极与电容C1a上端连接，二极管D2a的阴极与电容C2a的上端连接；电容C2a与C2b串联在一起，二者的节点与第二电感L2的输出端相连；电容C2b的下端与二极管D2b的阳极连接。负载电阻R的上端，连接电容C2a的上端，电容C2b的下端。之后的倍增模块依次接入本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种开关零电压关断双路输入高增益DC/DC变换器，其特征在于：包括两个直流输入电源V

【技术特征摘要】
1.一种开关零电压关断双路输入高增益DC/DC变换器，其特征在于：包括两个直流输入电源Vin1和Vin2，两个功率电感L1、L2，两个功率开关S1、S2，两个零电压关断软开关辅助电路，倍增模块；第一电感L1和第二电感L2的输入端同时接双端口输入电源Vin1和Vin2的正极，第一电感L1和第二电感L2的输出端分别接第一功率开关S1和第二功率开关S2的漏极，第一功率开关S1和第二功率开关S2的源极接双端口输入电源Vin1和Vin2的负极；两个功率开关S1、S2的栅极分别接各自的控制器；功率开关S1对应的零电压关断软开关辅助电路，由二极管D1和D2和电容C1组成，连接关系为：二极管D1和D2串联，电容C1的上端与二极管D1、D2串联的节点相连，第一电感L1的输出端接二极管D1的阳极，第二电感L2输出端接电容C1的下端，二极管D2的阴极接二极管D1a的阴极；功率开关S2对应的零电压关断软开关辅助电路，由二极管D3和D4和电容C2组成，连接关系为：二极管D3和D4串联，电容C2的下端与二极管D3、D4串联的节点相连，电容C2的上端与第二电感L2的输出端连接，二极管D3的阴极接直流输入电源的负极，二极管D4的阳极接二极管D1b的阳极；第一倍增模块，由二极管D1a、D1b和电容C1a、C1b组成，连接关系为：二极管D1a的阳极与第二电感L2的输出端连接，二极管D1a的阴极与电容C1a的上端连接；电容C1a与C1b串联在一起，二者的节点与第一电感L1的输出端相连；电容C1b的下端与二极管D4和D1b的阳极连接，二极管D1b的阴极与二极管D3的阴极接在一起，同时接在直流电源负极；第二倍增模块，由二极管D2a、D2b和电容C2a、C2b组成，连接关系为：二极管D2a的阳极与电容C1a上端连接，二极管D2a的阴极与电容C2a的上端连接；电容C2a与C2b串联在一起，二者的节点与第二电感L2的输出端相连；电容C2b的下端与二极管D2b的阳极连接；负载电阻R的上端，连接电容C2a的上端，电容C2b的下端；之后的倍增模块依次接入；同时第一电感L1输出端与所有奇数个倍增模块的上下两个串联电容之间的节点相连；第二电感L2的输出端与所有偶数倍增模块的上下两个电容之间的节点相连。2.根据权利要求1所述一种开关零电压关断双路输入高增益DC/DC变换器，其特征在于：所述零电压关断软开关辅助电路，为一个三端口单元，电容连接在两个串联的二极管中间节点上。3.一种开关零电压关断双路输入高增益DC/DC变换器控制方法，其特征在于：根据功率开关状态的不同，可以将电路分为6种工作模态：模态1：功率开关S1、S2均导通，此时两路直流输入电源通过功率开关S1和功率开关S2分别向电感L1和电感L2充电；电容C2a、C2b均在向输出端放电；二极管D1、D2、D3、D4、D1a、D1b、D2a、D2b均关断；模态2：控制器控制功率开关S1关断，S2导通，此时二极管D1导通，直流电源Vin1、电感L1的电流通过二极管D1给电容C1充电，后经S...

【专利技术属性】
技术研发人员：邾玢鑫，曾庆典，黄悦华，谭超，宋坤，
申请(专利权)人：三峡大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42