一种双管正激型Z源直流电压变换器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种双管正激型Z源直流电压变换器，包括第一电压源、第二电压源、第三电压源、第四电压源、第五电压源、第一电容、第二电容、第一开关管、第二开关管、第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管、电感、负载和变压器，其中该变压器的第一绕组作为原边，第二绕组作为副边。本实用新型专利技术采用双管正激变换器的结构，同时兼有双管正激变换器和Z源变换器的优点，即电路简单、成本低、可靠性高、驱动电路简单等，并且很好地实现了输入和输出侧的电压隔离，有利于设备的电气绝缘，输出侧电压电流纹波小，同时可以在低占空比实现较高的电压增益，实现了多输入。

【技术实现步骤摘要】
一种双管正激型Z源直流电压变换器
本技术涉及电力电子变换器的
，尤其是指一种双管正激型Z源直流电压变换器。
技术介绍
高效直流电能变换技术是现代电力电子技术的关键研究领域之一，而基本的直流变换器拓扑作为骨架，更是从根本上支撑起了直流电能变换技术。双管正激变换器作为一种中小功率的开关电源，由于具有电路结构简单，控制方式方便，输入和输出电气隔离等特点，在对安全和绝缘要求高的隔离型场合具有很大的应用。然而，双管正激变换器属于Buck变换器的衍生拓扑，为了保证磁芯复位和防止励磁电感饱和，其实际运行的占空比小于0.5，进一步降低了输出电压的增益。近些年来提出的Z源变换器、准Z源变换器和基于变压器的Z源变换器尽管能够均能在占空比小于0.5时实现输出电压增益的大幅上升，但是均不能实现输入和输出的电气隔离，严重限制了Z源系列拓扑的应用场合。
技术实现思路
本技术的目的在于克服现有技术的不足与缺点，提供了一种双管正激型Z源直流电压变换器，适用于需要高增益和隔离型的电力电子电路。为实现上述目的，本技术所提供的技术方案为：一种双管正激型Z源直流电压变换器，包括第一电压源、第二电压源、第三电压源、第四电压源、第五电压源、第一电容、第二电容、第一开关管、第二开关管、第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管、电感、负载和变压器；所述变压器的第一绕组作为变压器的原边，第二绕组作为变压器的副边；所述第一电容的正极分别与第一开关管的漏极和第二二极管的阴极连接；所述第一电容的负极分别与第二开关管的源极和第一二极管的阳极连接；所述第一电压源的负极与第一开关管的源极连接，其正极分别与第三电压源的负极和第四电压源的正极连接；所述第四电压源的负极与第一二极管的阴极连接；所述第三电压源的正极与第一绕组的同名端连接；所述第五电压源的正极与第二二极管的阳极连接，其负极分别与第二电压源的负极和第一绕组的异名端连接；所述第二绕组的同名端和第三二极管的阳极连接，其异名端分别与第四二极管的阳极、第二电容的负极和负载的一端连接；所述第三二极管的阴极分别与第四二极管的阴极和电感的一端连接；所述电感的另一端分别与第二电容的正极和负载的另一端连接。其中，在单个输入的情况下，所述Z源直流电压变换器只需要一个电源，其他电源短接或输入值为零，即第一电源、第二电源、第三电源、第四电源和第五电源中保留任意一个电源作为输入，而其他四个电源短接或输入值为零；同理，在双输入的情况下，所述Z源直流电压变换器只需要两个电源，其他电源短接或输入值为零，即第一电源、第二电源、第三电源、第四电源和第五电源中保留任意两个电源作为输入，而其他三个电源短接或输入值为零；同理，在三输入的情况下，所述Z源直流电压变换器只需要三个电源，其他电源短接或输入值为零，即第一电源、第二电源、第三电源、第四电源和第五电源中保留任意三个电源作为输入，而其他两个电源短接或输入值为零；同理，在四输入的情况下，所述Z源直流电压变换器只需要四个电源，其他电源短接或输入值为零，即第一电源、第二电源、第三电源、第四电源和第五电源中保留任意四个电源作为输入，而其他电源短接或输入值为零；同理，在五输入的情况下，所述Z源直流电压变换器的第一电源、第二电源、第三电源、第四电源和第五电源均保留。所述第一电压源和第一开关管依次串联构成一个支路，在同一个支路内，第一电压源和第一开关管的位置能够交换，但依据电流的流向必须是第一电压源的正极串联第一开关管的漏极，或第一开关管的源极串联第一电压源的负极。所述第二电压源和第二开关管依次串联构成一个支路，在同一个支路内，第二电压源和第二开关管的位置能够交换，但依据电流的流向必须是第二电压源的正极串联第二开关管的漏极，或第二开关管的源极串联第二电压源的负极。所述第三电压源和第一绕组依次串联构成一个支路，在同一个支路内，第三电压源和第一绕组的位置能够交换，但依据电流的流向必须是第三电压源的正极串联第一绕组的同名端，或第一绕组的异名端串联第三电压源的负极。所述第四电压源和第一二极管依次串联构成一个支路，在同一个支路内，第四电压源和第一二极管的位置能够交换，但依据电流的流向必须是第四电压源的正极串联第一二极管的阳极，或第一二极管的阴极串联第四电压源的负极。所述第五电压源和第二二极管依次串联构成一个支路，在同一个支路内，第五电压源和第二二极管的位置能够交换，但依据电流的流向必须是第五电压源的正极串联第二二极管的阳极，或第二二极管的阴极串联第五电压源的负极。所述变压器可以使用多绕组变压器，其多个副边绕组作为输出绕组，以实现多路负载输出。本技术与现有技术相比，具有如下优点与有益效果：1、本技术采用双管正激变换器的结构，同时兼有双管正激变换器和Z源变换器的优点，具体为电路简单、成本低、可靠性高、驱动电路简单等。2、实现了输入和输出侧的电压隔离，有利于设备的电气绝缘，同时输出侧电压电流纹波小。3、可以在低占空比实现较高的电压增益，实现了多输入。附图说明图1是本技术所述双管正激型Z源直流电压变换器的电路图。图2a、图2b分别是本技术所述的双管正激型Z源直流电压变换器在第一开关管S1和第二开关管S2导通和关断中两个主要阶段的等效电路图。图中实线表示变换器中有电流流过的部分，虚线表示变换器中无电流流过的部分。图3是本技术电路的仿真主要工作波形图。具体实施方式下面结合具体实施例对本技术作进一步说明。参见图1所示，本实施例所提供的双管正激型Z源直流电压变换器，包括第一电压源Vi1、第二电压源Vi2、第三电压源Vi3、第四电压源Vi4、第五电压源Vi5、第一电容C1、第二电容C2、第一开关管S1、第二开关管S2、第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4、电感L、负载R和变压器T；所述变压器T的第一绕组W1作为变压器T的原边，第二绕组W2作为变压器T的副边；所述第一电容C1的正极分别与第一开关管S1的漏极和第二二极管D2的阴极连接；所述第一电容C1的负极分别与第二开关管S2的源极和第一二极管D1的阳极连接；所述第一电压源Vi1的负极与第一开关管S1的源极连接，其正极分别与第三电压源Vi3的负极和第四电压源Vi4的正极连接；所述第四电压源Vi4的负极与第一二极管D1的阴极连接；所述第三电压源Vi3的正极与第一绕组W1的同名端连接；所述第五电压源Vi5的正极与第二二极管D2的阳极连接，其负极分别与第二电压源Vi2的负极和第一绕组W1的异名端连接；所述第二绕组W2的同名端和第三二极管D3的阳极连接，其异名端分别与第四二极管D4的阳极、第二电容C2的负极和负载R的一端连接；所述第三二极管D3的阴极分别与第四二极管D4的阴极和电感L的一端连接；所述电感L的另一端分别与第二电容C2的正极和负载R的另一端连接。其中，在单个输入的情况下，所述Z源直流电压变换器只需要一个电源，其他电源短接或输入值为零，即第一电源Vi1、第二电源Vi2、第三电源Vi3、第四电源Vi4和第五电源Vi5中保留任意一个电源作为输入，而其他四个电源短接或输入值为零；同理，在双输入的情况下，所述Z源直流电压变换器只需要两个电源，其他电源短接或输入值为零，即第一电源Vi1、第二电源Vi2、第三电源Vi本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双管正激型Z源直流电压变换器，其特征在于：所述Z源直流电压变换器包括第一电压源(Vi1)、第二电压源(Vi2)、第三电压源(Vi3)、第四电压源(Vi4)、第五电压源(Vi5)、第一电容(C1)、第二电容(C2)、第一开关管(S1)、第二开关管(S2)、第一二极管(D1)、第二二极管(D2)、第三二极管(D3)、第四二极管(D4)、电感(L)、负载(R)和变压器(T)；所述变压器(T)的第一绕组(W1)作为原边，第二绕组(W2)作为副边；所述第一电容(C1)的正极分别与第一开关管(S1)的漏极和第二二极管(D2)的阴极连接；所述第一电容(C1)的负极分别与第二开关管(S2)的源极和第一二极管(D1)的阳极连接；所述第一电压源(Vi1)的负极与第一开关管(S1)的源极连接，其正极分别与第三电压源(Vi3)的负极和第四电压源(Vi4)的正极连接；所述第四电压源(Vi4)的负极与第一二极管(D1)的阴极连接；所述第三电压源(Vi3)的正极与第一绕组(W1)的同名端连接；所述第五电压源(Vi5)的正极与第二二极管(D2)的阳极连接，其负极分别与第二电压源(Vi2)的负极和第一绕组(W1)的异名端连接；所述第二绕组(W2)的同名端和第三二极管(D3)的阳极连接，其异名端分别与第四二极管(D4)的阳极、第二电容(C2)的负极和负载(R)的一端连接；所述第三二极管(D3)的阴极分别与第四二极管(D4)的阴极和电感(L)的一端连接；所述电感(L)的另一端分别与第二电容(C2)的正极和负载(R)的另一端连接；其中，在单个输入的情况下，所述Z源直流电压变换器只需要一个电源，其他电源短接或输入值为零，即第一电源(Vi1)、第二电源(Vi2)、第三电源(Vi3)、第四电源(Vi4)和第五电源(Vi5)中保留任意一个电源作为输入，而其他四个电源短接或输入值为零；同理，在双输入的情况下，所述Z源直流电压变换器只需要两个电源，其他电源短接或输入值为零，即第一电源(Vi1)、第二电源(Vi2)、第三电源(Vi3)、第四电源(Vi4)和第五电源(Vi5)中保留任意两个电源作为输入，而其他三个电源短接或输入值为零；同理，在三输入的情况下，所述Z源直流电压变换器只需要三个电源，其他电源短接或输入值为零，即第一电源(Vi1)、第二电源(Vi2)、第三电源(Vi3)、第四电源(Vi4)和第五电源(Vi5)中保留任意三个电源作为输入，而其他两个电源短接或输入值为零；同理，在四输入的情况下，所述Z源直流电压变换器只需要四个电源，其他电源短接或输入值为零，即第一电源(Vi1)、第二电源(Vi2)、第三电源(Vi3)、第四电源(Vi4)和第五电源(Vi5)中保留任意四个电源作为输入，而其他电源短接或输入值为零；同理，在五输入的情况下，所述Z源直流电压变换器的第一电源(Vi1)、第二电源(Vi2)、第三电源(Vi3)、第四电源(Vi4)和第五电源(Vi5)均保留。...

【技术特征摘要】
1.一种双管正激型Z源直流电压变换器，其特征在于：所述Z源直流电压变换器包括第一电压源(Vi1)、第二电压源(Vi2)、第三电压源(Vi3)、第四电压源(Vi4)、第五电压源(Vi5)、第一电容(C1)、第二电容(C2)、第一开关管(S1)、第二开关管(S2)、第一二极管(D1)、第二二极管(D2)、第三二极管(D3)、第四二极管(D4)、电感(L)、负载(R)和变压器(T)；所述变压器(T)的第一绕组(W1)作为原边，第二绕组(W2)作为副边；所述第一电容(C1)的正极分别与第一开关管(S1)的漏极和第二二极管(D2)的阴极连接；所述第一电容(C1)的负极分别与第二开关管(S2)的源极和第一二极管(D1)的阳极连接；所述第一电压源(Vi1)的负极与第一开关管(S1)的源极连接，其正极分别与第三电压源(Vi3)的负极和第四电压源(Vi4)的正极连接；所述第四电压源(Vi4)的负极与第一二极管(D1)的阴极连接；所述第三电压源(Vi3)的正极与第一绕组(W1)的同名端连接；所述第五电压源(Vi5)的正极与第二二极管(D2)的阳极连接，其负极分别与第二电压源(Vi2)的负极和第一绕组(W1)的异名端连接；所述第二绕组(W2)的同名端和第三二极管(D3)的阳极连接，其异名端分别与第四二极管(D4)的阳极、第二电容(C2)的负极和负载(R)的一端连接；所述第三二极管(D3)的阴极分别与第四二极管(D4)的阴极和电感(L)的一端连接；所述电感(L)的另一端分别与第二电容(C2)的正极和负载(R)的另一端连接；其中，在单个输入的情况下，所述Z源直流电压变换器只需要一个电源，其他电源短接或输入值为零，即第一电源(Vi1)、第二电源(Vi2)、第三电源(Vi3)、第四电源(Vi4)和第五电源(Vi5)中保留任意一个电源作为输入，而其他四个电源短接或输入值为零；同理，在双输入的情况下，所述Z源直流电压变换器只需要两个电源，其他电源短接或输入值为零，即第一电源(Vi1)、第二电源(Vi2)、第三电源(Vi3)、第四电源(Vi4)和第五电源(Vi5)中保留任意两个电源作为输入，而其他三个电源短接或输入值为零；同理，在三输入的情况下，所述Z源直流电压变换器只需要三个电源，其他电源短接或输入值为零，即第一电源(Vi1)、第二电源(Vi2)、第三电源(Vi3)、第四电源(Vi4)和第五电源(Vi5)中保留任意三个电源...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈艳峰，陈柱，张波，丘东元，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：新型
国别省市：广东,44