单电感单开关高增益电容钳位式直流升压变换器制造技术

本发明专利技术提出一种单电感单开关高增益电容钳位式直流升压变换器，包括：电容钳位电路和Boost电路，其中，电容钳位电路由蓄能电容C1、钳位电容C2、二极管D1和二极管D2连接构成；Boost电路由电感L、开关管S、主二极管Db、主电容Co、输入源Vin和负载RL连接构成，其中，电容钳位电路的输入端置于Boost电路的开关管S的两端，电容钳位电路中的钳位电容C2嵌入Boost电路的输出负载RL的负端，以实现电容钳位电路和Boost电路的有机融合。本发明专利技术具有增益高、电感和开关管数量少、电压应力低的优点。

A single inductor, single switch, high gain capacitor clamped DC boost converter

The invention provides a single inductor single switch high gain capacitor clamped DC step-up converter includes a capacitor clamp circuit and Boost circuit, the capacitor clamp circuit is composed of a storage capacitor C1, clamp capacitor C2, a diode D1 and a diode D2 connected; Boost circuit is composed of inductance L, switch S and the main diode Db and capacitor Co, the main input source and load Vin RL connected, the switch input circuit of the capacitor in Boost clamp circuit S tube at both ends of the capacitor negative terminal clamp circuit in the clamp capacitor C2 embedding Boost circuit output load of RL, in order to realize the organic integration of capacitor clamp a circuit and Boost circuit. The invention has the advantages of high gain, low inductance and switch tube number and low voltage stress.

【技术实现步骤摘要】
单电感单开关高增益电容钳位式直流升压变换器
本专利技术涉及电力电子
，特别涉及一种单电感单开关高增益电容钳位式直流升压变换器。
技术介绍
光伏发电接入大电网、微电网的电力电子变换技术是新能源发电非常关键的技术环节，目前被广泛认可并采纳的光伏并网发电系统包含前级直流变换器和后级并网逆变器。一般的光伏组件输出电压低(20～50V)，为了获得较高的电压以供给并网逆变器、直流微电网、高压直流负载等，需要采用具备高电压增益的直流变换器。同时，随着工业应用对变换器的经济成本、功率密度提出越来越高的要求，使得变换器拓扑的结构越简单，电感等体积大的器件越少，则拓扑实用性越高。因此，适合中小功率场合的，具有高电压增益、低器件成本和高功率密度的直流变换器是需要进一步突破的技术瓶颈。传统的Boost和Buck-Boost等具有升压功能的变换器受到开关管电压应力、变换效率等因素的限制，很难实现高电压增益。这种情况下，许多相关技术针对高电压增益变换器提出了解决方案，包括耦合电感式、电荷泵电路式、开关电容式和开关电感等。例如，一种相关技术提出利用耦合电感将其耦合匝比引入到增益表达式中，通过调整匝比实现较高本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种单电感单开关高增益电容钳位式直流升压变换器，其特征在于，包括：电容钳位电路和Boost电路，其中，所述电容钳位电路由蓄能电容C1、钳位电容C2、二极管D1和二极管D2连接构成；所述Boost电路由电感L、开关管S、主二极管Db、主电容Co、输入源Vin和负载RL连接构成，其中，所述电容钳位电路的输入端置于Boost电路的开关管S的两端，所述电容钳位电路中的钳位电容C2嵌入所述Boost电路的输出负载RL的负端，以实现所述电容钳位电路和Boost电路的有机融合。

【技术特征摘要】
1.一种单电感单开关高增益电容钳位式直流升压变换器，其特征在于，包括：电容钳位电路和Boost电路，其中，所述电容钳位电路由蓄能电容C1、钳位电容C2、二极管D1和二极管D2连接构成；所述Boost电路由电感L、开关管S、主二极管Db、主电容Co、输入源Vin和负载RL连接构成，其中，所述电容钳位电路的输入端置于Boost电路的开关管S的两端，所述电容钳位电路中的钳位电容C2嵌入所述Boost电路的输出负载RL的负端，以实现所述电容钳位电路和Boost电路的有机融合。2.根据权利要求1所述的单电感单开关高增益电容钳位式直流升压变换器，其特征在于，其中，当所述电容钳位电路的输入端AN接入幅值为Vdc的方波电压时，其输出端CN获得-Vdc的电压；当vAN＝Vdc时，二极管D2正向导通，蓄能电容C1通过D2充电，此时二极管D1反向截止；当vAN＝0时，二极管D1正向导通，C1通过vAN和D1给C2充电，钳位电容C2逐步建立下正上负的电压，达到平衡后，可得vCN＝-Vdc。3.根据权利要求1所述的单电感单开关高增益电容钳位式直流升压变换器，其特征在于，其中，所述负载RL两端的电压为：Vout＝vCo+(-vC2)＝vCo+Vds＝vCo+vCo＝2vCo，其中，Vout为负载RL两端的电压，vCo为主电容Co两端的电压，vC2为钳位电容C2两端的电压，Vds为开关管S两端的电压。4.根据权利要求1所述的单电感单开关高增益电容钳位式直流升压变换器，其特征在于，所述直流升压变换器的工作模式包括连续模式和断续模式，其中，在所述连续模式下，所述直流升压变换器在一个开关周期内分包括第一工作模态和第二工作模态。5.根据权利要求4所述的单电感单开关高增益电容钳位式直流升压变换器，其特征在于，其中，在所述第一工作模态下，包括：开关管S的驱动脉冲vgs为高，开关管开通，其导通压降为Von，输入源Vin通过开通的开关管给电感恒压充磁，根据基尔霍夫电压定律，则下述公式(1)成立，并且Vin和Von恒定，则电感电流变化率恒定，即iL线性增加，其中，所述公式(1)如下：6.根据权利要求5所述的单电感单开关高增益电容钳位式直流升压变换器，其特征在于，在所述第一工作模态下，还包括：C1通过开关管S和D1给C2反向充电，C1放电，vC1的变化率为负，开关管S的内阻为RS，根据基尔霍夫电流定律可得到下述公式(2)，且Von和RS恒定，根据以下公式(3)可得到vC1，且在此模态内iL线性增加，C1持续放电，则vC1呈凹函数非线性减小，其中，所述公式(2)和公式(3)分别如下：17.根据权利要求6所述的单电感单开关高增益电容钳位式直流升压变换器，其特征在于，在所述第一工作模态下，还包括：C2同时为负载R...

【专利技术属性】
技术研发人员：李虹，曾洋斌，郑琼林，孙湖，郝瑞祥，
申请(专利权)人：北京交通大学，
类型：发明
国别省市：北京,11