一种可扩展的非隔离双输入升压直流变换器制造技术

本发明专利技术涉及一种可扩展的非隔离双输入升压直流变换器。包括第一输入端口，第二输入端口，负载端口，第一开关管、第二开关管，第一电感、第二电感，第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管、第五二极管，第一电容、第二电容、第三电容、第四电容及负载。本发明专利技术非隔离双输入升压直流变换器具有三种工作模式，在一个变换器中就可以完成两个输入单独供电和两路同时供电的升压功能，并可以通过在输出侧增加扩展单元进一步提高变换器的升压比，本发明专利技术具有升压比高、工作方式灵活和控制简单等优点。

A scalable non isolated dual input boost DC / DC converter

【技术实现步骤摘要】
一种可扩展的非隔离双输入升压直流变换器
本专利技术涉及电力电子
，特别涉及一种可扩展的非隔离双输入升压直流变换器。
技术介绍
随着传统化石能源的日益枯竭，以及它所造成的环境污染和全球变暖等问题日益严重，新能源的开发和利用越来越受到人们的重视。目前，应用较多的新能源发电方式主要有光伏发电、风力发电、燃料电池发电等，但由于受气候条件限制较大，其电力供应不稳定、不连续和随环境条件变化等缺点，无法保证负载获得足够的能量。因此需要将多种新能源发电形式结合起来组成新能源联合供电系统。在传统的新能源联合供电系统中，每种能源形式通常需要一个DC-DC变换器，将各种能源变成直流输出，并联在公共的直流母线上，结构较复杂，且成本较高。为了简化电路结构，降低系统成本，可以用一个多输入直流变换器代替多个单输入直流变换器，通过将多个输入源和单个负载连接在一起，允许多个输入源向负载供电，且多输入源可以分别或同时向负载供电。另外，受限于光伏电池等较低的输出电压，无法满足直流母线电压的要求，过高的电压差使得传统Boost升压变换器将不再适用。因此研究如何使直流变换器具有高增益和多输入的能力，对新能源发电系统有着重要意义。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种可扩展的非隔离双输入升压直流变换器，该直流变换器具有三种工作模式，在一个变换器中就可以完成两个输入单独供电和两路同时供电的升压功能，并可以通过在输出侧增加扩展单元进一步提高变换器的升压比，本专利技术直流变换器具有升压比高、工作方式灵活和控制简单等优点。>为实现上述目的，本专利技术的技术方案是：一种可扩展的非隔离双输入升压直流变换器，包括第一输入电源，第二输入电源，第一开关管、第二开关管，第一电感、第二电感，第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管、第五二极管，第一电容、第二电容、第三电容、第四电容及负载；第一输入电源的正极与第一电感的一端、第一电容的一端连接，第一输入电源的负极与第二输入电源的负极、第一开关管的源极、第二开关管的源极、第四电容的一端、负载的一端连接，第二输入电源的正极经第二电感与第二开关管的漏极、第三二极管的阳极、第三电容的一端连接，第一开关管的漏极与第一电感的另一端、第二电容的一端、第一二极管的阳极连接，第一二极管的阴极与第一电容的另一端、第二二极管的阳极连接，第二二极管的阴极与第三二极管的阴极、第四二极管的阳极、第二电容的另一端连接，第四二极管的阴极与第三电容的另一端、第五二极管的阳极连接，第五二极管的阴极与第四电容的另一端、负载的另一端连接。在本专利技术一实施例中，所述非隔离双输入升压直流变换器具有三种工作模式，即在一个变换器中就可完成两个输入单独供电的升压功能和两个输入同时供电的升压功能，并可通过在输出侧增加扩展单元进一步提高变换器的升压比。在本专利技术一实施例中，所述非隔离双输入升压直流变换器具有三种工作模式，具体如下：(1)两个输入同时供电模式：第一开关管和第二开关管交错工作，且两个开关管驱动信号互有交叠，第一开关管工作占空比为D1，第二开关管工作占空比为D2，则非隔离双输入升压直流变换器输出电压大小为：式中，Vin1为第一输入电源电压，Vin2为第二输入电源电压；(2)第一输入电源单独供电模式：第二开关管保持关断，则非隔离双输入升压直流变换器输出电压大小为：(3)第二输入电源单独供电模式：第一开关管保持关断，则非隔离双输入升压直流变换器输出电压大小为：本专利技术还提供了一种可扩展的非隔离双输入升压直流变换器，包括第一输入电源，第二输入电源，第一开关管、第二开关管，第一电感、第二电感，第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管、第五二极管，第一电容、第二电容、第三电容、第四电容及负载，还包括N个扩展单元，其中，第1扩展单元的第二端与第2扩展单元的第一端连接，第i扩展单元的第二端与第i+1扩展单元的第一端连接，第N-1扩展单元的第二端与第N扩展单元的第一端连接，1＜i＜N-1且N＞1；第一输入电源的正极与第一电感的一端、第一电容的一端连接，第一输入电源的负极与第二输入电源的负极、第一开关管的源极、第二开关管的源极、第四电容的一端、负载的一端连接，第二输入电源的正极经第二电感与第二开关管的漏极、第三二极管的阳极、第三电容的一端、N个扩展单元的第三端连接，第一开关管的漏极与第一电感的另一端、第二电容的一端、第一二极管的阳极、N个扩展单元的第四端连接，第一二极管的阴极与第一电容的另一端、第二二极管的阳极连接，第二二极管的阴极与第三二极管的阴极、第四二极管的阳极、第二电容的另一端连接，第四二极管的阴极与第三电容的另一端、第一扩展单元的第一端连接，第N扩展单元的第二端与第五二极管的阳极连接，第五二极管的阴极与第四电容的另一端、负载的另一端连接。在本专利技术一实施例中，当没有扩展单元时，第四二极管的阴极、第三电容的另一端直接与第五电容的阳极连接。在本专利技术一实施例中，当仅有一个扩展单元时，所述扩展单元包括第一扩展二极管、第二扩展二极管，第一扩展电容、第二扩展电容，第一扩展二极管的阳极作为扩展单元的第一端，第一扩展二极管的阴极与第二扩展二极管的阳极、第一扩展电容的一端连接，第二扩展二极管的阴极与第二扩展电容的一端连接并作为扩展单元的第二端，第一扩展电容的另一端作为扩展单元的第四端，第二扩展电容另一端作为扩展单元的第三端，扩展单元的第一端与第四二极管的阴极、第三电容的另一端连接，扩展单元的第二端与第五二极管的阳极连接，扩展单元的第三端与第三电容的一端连接，扩展单元的第四端与第二电容的一端连接。在本专利技术一实施例中，每一扩展单元均包括第一扩展二极管、第二扩展二极管，第一扩展电容、第二扩展电容，第一扩展二极管的阳极作为扩展单元的第一端，第一扩展二极管的阴极与第二扩展二极管的阳极、第一扩展电容的一端连接，第二扩展二极管的阴极与第二扩展电容的一端连接并作为扩展单元的第二端，第一扩展电容的另一端作为扩展单元的第四端，第二扩展电容另一端作为扩展单元的第三端。在本专利技术一实施例中，所述非隔离双输入升压直流变换器具有三种工作模式，具体如下：(1)两个输入同时供电模式：第一开关管和第二开关管交错工作，且两个开关管驱动信号互有交叠，第一开关管工作占空比为D1，第二开关管工作占空比为D2，则非隔离双输入升压直流变换器输出电压大小为：式中，Vin1为第一输入电源电压，Vin2为第二输入电源电压，N为扩展单元数；(2)第一输入电源单独供电模式：第二开关管保持关断，则非隔离双输入升压直流变换器输出电压大小为：(3)第二输入电源单独供电模式：第一开关管保持关断，则非隔离双输入升压直流变换器输出电压大小为：相较于现有技术，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术直流变换器具有三种工作模式，在一个变换器中就可以完成两个输入单独供电和两路同时供电的升压功能，并可以通过在输出侧增加扩展单元进一步提高变换器的升压比，本专利技术直流变换器具有升压比高、工作方式灵活和控制简单等优点。<本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可扩展的非隔离双输入升压直流变换器，其特征在于，包括第一输入电源，第二输入电源，第一开关管、第二开关管，第一电感、第二电感，第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管、第五二极管，第一电容、第二电容、第三电容、第四电容及负载；第一输入电源的正极与第一电感的一端、第一电容的一端连接，第一输入电源的负极与第二输入电源的负极、第一开关管的源极、第二开关管的源极、第四电容的一端、负载的一端连接，第二输入电源的正极经第二电感与第二开关管的漏极、第三二极管的阳极、第三电容的一端连接，第一开关管的漏极与第一电感的另一端、第二电容的一端、第一二极管的阳极连接，第一二极管的阴极与第一电容的另一端、第二二极管的阳极连接，第二二极管的阴极与第三二极管的阴极、第四二极管的阳极、第二电容的另一端连接，第四二极管的阴极与第三电容的另一端、第五二极管的阳极连接，第五二极管的阴极与第四电容的另一端、负载的另一端连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种可扩展的非隔离双输入升压直流变换器，其特征在于，包括第一输入电源，第二输入电源，第一开关管、第二开关管，第一电感、第二电感，第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管、第五二极管，第一电容、第二电容、第三电容、第四电容及负载；第一输入电源的正极与第一电感的一端、第一电容的一端连接，第一输入电源的负极与第二输入电源的负极、第一开关管的源极、第二开关管的源极、第四电容的一端、负载的一端连接，第二输入电源的正极经第二电感与第二开关管的漏极、第三二极管的阳极、第三电容的一端连接，第一开关管的漏极与第一电感的另一端、第二电容的一端、第一二极管的阳极连接，第一二极管的阴极与第一电容的另一端、第二二极管的阳极连接，第二二极管的阴极与第三二极管的阴极、第四二极管的阳极、第二电容的另一端连接，第四二极管的阴极与第三电容的另一端、第五二极管的阳极连接，第五二极管的阴极与第四电容的另一端、负载的另一端连接。


2.根据权利要求1所述的一种可扩展的非隔离双输入升压直流变换器，其特征在于，所述非隔离双输入升压直流变换器具有三种工作模式，即在一个变换器中就可完成两个输入单独供电的升压功能和两个输入同时供电的升压功能，并可通过在输出侧增加扩展单元进一步提高变换器的升压比。


3.根据权利要求1所述的一种可扩展的非隔离双输入升压直流变换器，其特征在于，所述非隔离双输入升压直流变换器具有三种工作模式，具体如下：
(1)两个输入同时供电模式：第一开关管和第二开关管交错工作，且两个开关管驱动信号互有交叠，第一开关管工作占空比为D1，第二开关管工作占空比为D2，则非隔离双输入升压直流变换器输出电压大小为：



式中，Vin1为第一输入电源电压，Vin2为第二输入电源电压；
(2)第一输入电源单独供电模式：第二开关管保持关断，则非隔离双输入升压直流变换器输出电压大小为：



(3)第二输入电源单独供电模式：第一开关管保持关断，则非隔离双输入升压直流变换器输出电压大小为：





4.一种可扩展的非隔离双输入升压直流变换器，其特征在于，包括第一输入电源，第二输入电源，第一开关管、第二开关管，第一电感、第二电感，第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管、第五二极管，第一电容、第二电容、第三电容、第四电容及负载，还包括N个扩展单元，其中，第1扩展单元的第二端与第2扩展单元的第一端连接，第i扩展单元的第二端与第i+1扩展单元的第一端连接，第N-1扩展单元的第二端与第N扩展单元的第一端连接，1＜i＜N-1且N＞1；第一输入电源的正极与第一电感的一端、第一电容的一端连接，第一输入电源的负极与第二输入电源的负极、第一开关管的源极、第二开关管的源极、第四电容的一端、负载的一端连接，第二输入电...

【专利技术属性】
技术研发人员：林国庆，林思圻，卢凯，
申请(专利权)人：福州大学，
类型：发明
国别省市：福建;35