基于n级混合感容性阻抗网络的升压电路及新能源系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种基于n级混合感容性阻抗网络的升压电路及新能源系统，包括开关管、储能电容、续流二极管及n级混合感容性阻抗网络，n≥3，n级混合感容性阻抗网络包括一个第一级电感升压单元、n‑2个中间级电感升压单元及一个第n级电感升压单元，第一级电感升压单元包括第一电感、第n二极管和第一电容，第k中间级电感升压单元包括第k‑1二极管、第k电感、第k电容及第n+k‑1二极管，2≤k≤n‑1，第n级电感升压单元包括第n‑1二极管及第n电感。本申请使得在二极管的选型上选取耐流等级较低的二极管便可满足要求，一方面，降低了成本，另一方面，二极管的损耗小，提高了电路的效率。

Boost circuit and new energy system based on N level hybrid capacitance impedance network

The utility model discloses a boost circuit n mixed sense capacitive impedance network and new energy based system, which comprises a switch tube, a storage capacitor, freewheeling diode and N mixed level sense capacitive impedance network, n = 3, n mixed sense of capacitive impedance network includes a first inductor boost unit, N 2 interstage inductor boost unit and a level n inductor boost unit, the first unit includes a first inductor boost inductor, the N diode and the first capacitor, K intermediate inductor boost unit comprises a 1 K diode, K, K and n+k of the inductance capacitance 1 diode. 2 = k = n 1 level n inductor boost unit comprises a 1 n diode and N inductor. The application of the diode makes the diode with lower current rating lower than that of the diode, and on the one hand, it reduces the cost. On the other hand, the diode loss is small, which improves the efficiency of the circuit.

【技术实现步骤摘要】
基于n级混合感容性阻抗网络的升压电路及新能源系统
本技术涉及升压
，特别是涉及一种基于n级混合感容性阻抗网络的升压电路及新能源系统。
技术介绍
随着电力系统的发展，越来越多的新能源系统接入到电网中，新能源系统尤其是光伏、燃料电池等系统对电力电子技术的要求也越来越高。由于光伏、燃料电池单元有着电压低的特点，往往需要很高增益的DC-DC变换器抬升电压后才能并入电网使用。现有技术中采用的高增益的DC-DC变换器往往使用级联型DC-DC变换器或者DC-AC变换器，具体地如图1和图2所示，图1为现有技术中的一种n级混合感容性阻抗网络的结构示意图，图2为采用图1中的阻抗网络的Boost电路的结构示意图。当开关开通时，请参照图3，图3为图2所示的Boost电路中的开关管导通时的工作波形图，可见，除去第n-1二极管和第n二极管，该电路中其他的二极管都承受着多个电感电流的累计，电流大小从(iL-ic)-(n-1)(iL-ic)不等，从而使得在二极管的选型上需要选耐流等级比较高的二极管，一方面，成本高，另一方面，这些二极管的损耗也比较大，降低了电路的效率。因此，如何提供一种解决上述技术问题的方案是本领域技术人员目前需要解决的问题。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种基于n级混合感容性阻抗网络的升压电路及新能源系统，一方面，降低了成本，另一方面，二极管的损耗小，提高了电路的效率。为解决上述技术问题，本技术提供了一种基于n级混合感容性阻抗网络的升压电路，应用于升压系统，所述升压系统包括直流电源和负载，该升压电路包括开关管、储能电容、续流二极管及n级混合感容性阻抗网络，n≥3，其中：所述n级混合感容性阻抗网络的第一端与所述直流电源的正极连接，所述n级混合感容性阻抗网络的第二端分别与所述续流二极管的阳极及所述开关管的第一端连接，所述续流二极管的阴极分别与所述储能电容的第一端及负载的一端连接，所述储能电容的第二端分别与所述负载的另一端、所述开关管的第二端及所述直流电源的负极连接；所述n级混合感容性阻抗网络包括一个第一级电感升压单元、n-2个中间级电感升压单元及一个第n级电感升压单元，所述第一级电感升压单元包括第一电感、第n二极管和第一电容，第k中间级电感升压单元包括第k-1二极管、第k电感、第k电容及第n+k-1二极管，2≤k≤n-1，所述第n级电感升压单元包括第n-1二极管及第n电感；所述第一电感的第一端分别与第一二极管的阳极、第二二极管的阳极直至第n-1二极管的阳极连接，其公共端作为所述n级混合感容性阻抗网络的第一端，所述第一电感的第二端分别与所述第n二极管的阳极及所述第一电容的第一端连接，所述第n二极管的阴极分别与第n+1二极管的阴极、第n+2二极管的阴极直至第2n-2二极管的阴极及第n电感的第一端连接，其公共端作为所述n级混合感容性阻抗网络的第二端，所述第一电容的第二端与所述第一二极管的阴极连接，所述第k-1二极管的阴极与第k电感的第一端连接，所述第k电感的第二端分别与所述第k电容的第一端及第n+k-1二极管的阳极连接，第k电容的第二端与第k二极管的阴极连接；所述第n-1二极管的阴极与所述第n电感的第二端连接。优选地，所述第一电感的电感值、第二电感的电感值直至第n电感的电感值均相等；所述第一电容的电容值、第二电容的电容值直至第n-1电容的电容值均相等；则所述升压电路的增益为其中，D为开关管Q的占空比，Vs为所述直流电源的电压，Vout为所述升压电路的输出电压。优选地，所述开关管均为NMOS，所述NMOS的漏极作为所述开关管的第一端，所述NMOS的源极作为所述开关管的第二端。优选地，所述开关管均为IGBT，所述IGBT的集电极作为所述开关管的第一端，所述IGBT的发射极作为所述开关管的第二端。为解决上述技术问题，本技术还提供了一种新能源系统，包括直流电源和负载，还包括如上述所述的基于n级混合感容性阻抗网络的升压电路。优选地，所述直流电源为太阳电池板。本技术提供了一种基于n级混合感容性阻抗网络的升压电路及新能源系统，包括开关管、储能电容、续流二极管及n级混合感容性阻抗网络，n≥3，其中，n级混合感容性阻抗网络的第一端与直流电源的正极连接，n级混合感容性阻抗网络的第二端分别与续流二极管的阳极及开关管的第一端连接，续流二极管的阴极分别与储能电容的第一端及负载的一端连接，储能电容的第二端分别与负载的另一端、开关管的第二端及直流电源的负极连接；n级混合感容性阻抗网络包括一个第一级电感升压单元、n-2个中间级电感升压单元及一个第n级电感升压单元，第一级电感升压单元包括第一电感、第n二极管和第一电容，第k中间级电感升压单元包括第k-1二极管、第k电感、第k电容及第n+k-1二极管，2≤k≤n-1，第n级电感升压单元包括第n-1二极管及第n电感。本申请提供了一种具有全新结构的基于n级混合感容性阻抗网络的升压电路，其结构也决定了其与现有技术中的升压电压的不同的工作过程，与现有技术相比，还降低了2n-4个二极管的电流应力，从而使得在二极管的选型上选取耐流等级较低的二极管便可满足要求，一方面，降低了成本，另一方面，二极管的损耗小，提高了电路的效率。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为现有技术中的一种n级混合感容性阻抗网络的结构示意图；图2为采用图1中的阻抗网络的Boost电路的结构示意图；图3为图2所示的Boost电路中的开关管导通时的工作波形图；图4为本技术提供的一种基于n级混合感容性阻抗网络的升压电路的结构示意图；图5为本技术提供的一种基于4级混合感容性阻抗网络的升压电路的结构示意图；图6为开关管开通时，图4所示的升压电路的工作原理图；图7为开关管关断时，图4所示的升压电路的工作原理图；图8为图4所示的升压电路的工作波形图。具体实施方式本技术的核心是提供一种基于n级混合感容性阻抗网络的升压电路及新能源系统，一方面，降低了成本，另一方面，二极管的损耗小，提高了电路的效率。为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。请参照图4和图5，其中，图4为本技术提供的一种基于n级混合感容性阻抗网络的升压电路的结构示意图，图5为本技术提供的一种基于4级混合感容性阻抗网络的升压电路的结构示意图；该升压电路应用于升压系统，升压系统包括直流电源Vs和负载R，该升压电路包括开关管Q、储能电容C、续流二极管D2n-1及n级混合感容性阻抗网络，n≥3，其中：n级混合感容性阻抗网络的第一端与直流电源Vs的正极连接，n级混合感容性阻抗网络的第二端分别与续流二极管D2n-1的阳极及开关管Q的第一端连接，续流二极管本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于n级混合感容性阻抗网络的升压电路，应用于升压系统，所述升压系统包括直流电源和负载，其特征在于，该升压电路包括开关管、储能电容、续流二极管及n级混合感容性阻抗网络，n≥3，其中：所述n级混合感容性阻抗网络的第一端与所述直流电源的正极连接，所述n级混合感容性阻抗网络的第二端分别与所述续流二极管的阳极及所述开关管的第一端连接，所述续流二极管的阴极分别与所述储能电容的第一端及负载的一端连接，所述储能电容的第二端分别与所述负载的另一端、所述开关管的第二端及所述直流电源的负极连接；所述n级混合感容性阻抗网络包括一个第一级电感升压单元、n‑2个中间级电感升压单元及一个第n级电感升压单元，所述第一级电感升压单元包括第一电感、第n二极管和第一电容，第k中间级电感升压单元包括第k‑1二极管、第k电感、第k电容及第n+k‑1二极管，2≤k≤n‑1，所述第n级电感升压单元包括第n‑1二极管及第n电感；所述第一电感的第一端分别与第一二极管的阳极、第二二极管的阳极直至第n‑1二极管的阳极连接，其公共端作为所述n级混合感容性阻抗网络的第一端，所述第一电感的第二端分别与所述第n二极管的阳极及所述第一电容的第一端连接，所述第n二极管的阴极分别与第n+1二极管的阴极、第n+2二极管的阴极直至第2n‑2二极管的阴极及第n电感的第一端连接，其公共端作为所述n级混合感容性阻抗网络的第二端，所述第一电容的第二端与所述第一二极管的阴极连接，所述第k‑1二极管的阴极与第k电感的第一端连接，所述第k电感的第二端分别与所述第k电容的第一端及第n+k‑1二极管的阳极连接，第k电容的第二端与第k二极管的阴极连接；所述第n‑1二极管的阴极与所述第n电感的第二端连接。...

【技术特征摘要】
1.一种基于n级混合感容性阻抗网络的升压电路，应用于升压系统，所述升压系统包括直流电源和负载，其特征在于，该升压电路包括开关管、储能电容、续流二极管及n级混合感容性阻抗网络，n≥3，其中：所述n级混合感容性阻抗网络的第一端与所述直流电源的正极连接，所述n级混合感容性阻抗网络的第二端分别与所述续流二极管的阳极及所述开关管的第一端连接，所述续流二极管的阴极分别与所述储能电容的第一端及负载的一端连接，所述储能电容的第二端分别与所述负载的另一端、所述开关管的第二端及所述直流电源的负极连接；所述n级混合感容性阻抗网络包括一个第一级电感升压单元、n-2个中间级电感升压单元及一个第n级电感升压单元，所述第一级电感升压单元包括第一电感、第n二极管和第一电容，第k中间级电感升压单元包括第k-1二极管、第k电感、第k电容及第n+k-1二极管，2≤k≤n-1，所述第n级电感升压单元包括第n-1二极管及第n电感；所述第一电感的第一端分别与第一二极管的阳极、第二二极管的阳极直至第n-1二极管的阳极连接，其公共端作为所述n级混合感容性阻抗网络的第一端，所述第一电感的第二端分别与所述第n二极管的阳极及所述第一电容的第一端连接，所述第n二极管的阴极分别与第n+1二极管的阴极、第n+2二极管的阴极直至第2n-2二极管的阴极及第n电感的第一端连接，其公共端作为所述n级混合感容性阻抗网...

【专利技术属性】
技术研发人员：张桂东，王志洋，陈思哲，叶远茂，章云，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：新型
国别省市：广东,44