一种交错并联DC/DC变换器及其控制方法技术

本发明专利技术公开了一种交错并联DC/DC变换器及控制方法，其中变换器包括开关电感单元、升压单元、输出电路，所述开关电感单元的输入端连接电压源，其输出端连接升压单元，所述升压单元的输出端连接输出电路，经输出电路引出输出端，所述输出端输出升压后的电压信号。本发明专利技术的优点在于：整个电路结构对称简单，控制方便，输出电压增益更高。

【技术实现步骤摘要】
一种交错并联DC/DC变换器及其控制方法
本专利技术涉及电力电子
，特别涉及一种交错并联DC/DC变换器及其控制方法。
技术介绍
随着化石能源的日益枯竭与其燃烧后对环境的污染问题等越来越受到国际社会的关注之后。寻找新型、可再生、无污染的能源成为了摆在人类面前迫在眉睫的大事。光伏电能因其取之不尽用之不竭、清洁无污染等优点，成为了人们对未来能源需求研究的重点课题，潜力巨大。由于光伏发电系统中光伏板直接输出的直流电压较低，一般为30-50V，而针对AC220V的市电，即使是使用全桥并网逆变器,其直流输入母线电压一般也要380V，如何实现高增益DC-DC升压是实现光伏并网发电系统中急需要解决的问题之一。虽然Boost变换器当占空比接近1时，在理论上其电压增益可以接近无穷大，但随着开关关断时间的缩短：其电感电流纹波，功率器件峰值电流和输出电流纹波都将逐渐变大；其有源开关管和无源开关管的电压应力等于输出电压，过大的电压应力会大大增加变换器的功率损耗降低变换器的传输效率。由于光伏板受到环境的影响，输出电压不稳定有波动，从而经过变换器的升压后，变换器输出电压不稳定有波动，故而需要设计一种新的交错并联DC/DC变换器及其控制方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种交错并联DC/DC变换器，用于实现变换器输出电压增益更高，且可以满足提升电压输出的稳定性。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一种交错并联DC/DC变换器，包括开关电感单元、升压单元、输出电路，所述开关电感单元的输入端连接电压源，其输出端连接升压单元，所述升压单元的输出端连接输出电路，经输出电路引出输出端，所述输出端输出升压后的电压信号。所述升压单元接收控制信号并根据控制信号输出对应的电压。所述开关电感单元包括第一开关电感单元、第二开关电感单元，所述第一开关电感单元、第二开关电感单元用于存储电压源的电能或将存储的电能进行放电。所述第一开关电感单元包括第一电感L1、第二电感L2、第一二极管D1、第二二极管D2和第五二极管D5；所述第二开关电感单元包括第三电感L3、第四电感L4、第三二极管D3、第四二极管D4和第六二极管D6；电压源的输出正极分别连接至第一电感L1的一端、第一二极管D1的阳极、第三二极管D3的阳极以及第三电感L3的一端，第一电感L3的另一端分别连接第二二极管D2的阳极、第五二极管D5的阳极，第五二极管D5的阴极分别连接第一二极管D1的阴极、第二电感L2的一端，第二电感L2的另一端连接第二二极管D2的阴极，第二二极管D2的阴极引出第一开关电感单元的输出端子K1；第三电感L3的另一端分别连接第四二极管D4的阳极、第六二极管D6的阳极，第六二极管D6的阴极分别连接第三二极管D3的阴极以及第四电感L4的一端，第四电感L4的另一端连接第四二极管D4的阴极，第四二极管D4的阴极引出第二开关电感单元的输出端子K2；输出端子K1、K2用于分别连接至升压单元的输入端。所述升压单元包括MOS管S1、S2、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第七二极管D7、第八二极管D8、第九二极管D9；所述MOS管S1的栅极、MOS管S2的栅极分别输入控制信号，用于控制MOS管S1、S2的导通；输出端子K1分别连接至MOS管S2的源极以及第一电容C1的一端，第一电容C1的另一端分别连接第九二极管D9的阴极、第二电容C2的一端，第二电容C2的另一端分别连接第七二极管D7的阴极以及第八二极管D8的阳极；输出端子K2分别连接MOS管S1的源极以及第七二极管D7的阳极，第三电容C3的一端连接第七二极管D7的阳极，另一端连接第八二极管D8的阴极，D8的阴极连接D9的阳极；所述MOS管S1的漏极、S2的漏极接电源地；所述第九二极管D9的阴极引出升压单元的输出端子。所述输出电路包括输出二极管D0以及输出电容C0，升压单元您的输出端子连接至输出二极管D0的阳极，D0的阴极经过电容C0接地；在D0的阴极和电容C0之间引出端子作为DC/DC变换器的正极输出端子；在输出电容C0和电源地之间引出端子作为DC/DC变换器的负极输出端子。控制占空比PWM信号来分别控制MOS管S1、S2的导通，从而控制变换器的输出电压。一种交错并联DC/DC变换器的控制方法，采用由外部电压环和内部电流环构成的双闭环控制结构对DC/DC变换器的输出电压进行控制。所述控制方法包括：电压外环控制以及电流内环控制，电压外环控制包括将采集的变换器的输出电压V0与设置的理想的参考电压值Vr进行比较得到两者之间的误差值Vw，将Vw送入到PI调节器中进行调节输出达到所需电压对应的电流ir，所述电流ir作为电流内环的参考电流；电流内环控制包括对应第一开关电感单元的第一电流内环、以及对应第二开关电感单元的第二电流内环；参考电流的二分之一分别作为第一电流内环、第二电流内环的电流给定值，分别与各自的开关电感单元的电流采样值进行比较，得到电流偏差值分别送入到各自对应的电流PI调节器中输出对应的占空比d；所得开关占空比d通过PWM控制环节GPWM(s)实现对开关器件的控制，使得开关占空比d通过从Gid(s)调节器输出各相的电感单元电流；两相开关电感单元电流之和通过变换器电感总电流到输出电压调节器Gvi(s)，得出输出电压V0，从而实现双闭环控制。本专利技术的优点在于：整个电路结构对称简单，控制方便，输出电压增益更高；本专利技术电路利用开关电感单元中电感的并行充电串联放电的特性以及电容与二极管了构成了电容串并联结构，电感的并行充电串联放电、电容的有效充放电，从而升高了输出电压，通过电压外环电流内环双闭环控制，实现了高电压交错并联DC-DC变换器输出电压增益的提升以及稳定的输出。附图说明下面对本专利技术说明书各幅附图表达的内容及图中的标记作简要说明：图1是本专利技术中高增益交错并联DC-DC变换器的结构示意图；图2(a)～(d)是高增益交错并联DC-DC变换器各个不同导通状态下的等效电路图；图3是开关器件S1、S2一个周期导通时态图；图4是所提变换器与传统的交错并联变换器输出电压仿真实验波形图；图5是交错并联变换器双闭环控制框图；具体实施方式下面对照附图，通过对最优实施例的描述，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细的说明。交错并联DC-DC变换器，该变换器拓扑单元包括：开关电感单元、升压单元、输出二极管D0、输出电容C0由第一电感L1、第二电感L2、第一二极管D1、第二二极管D2和第五二极管D5组成第一开关电感单元；由第三电感L3、第四电感L4、第三二极管D3、第四二极管D4和第六二极管D6组成第二开关电感单元；负载R与本申请的变换器连接示意图如图1所示。本专利技术的交错并联DC-DC变换器控制方法采用的技术方案是：采用由外部电压环和内部电流环构成的双闭环控制结构对其电压进行控制本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种交错并联DC/DC变换器，其特征在于：包括开关电感单元、升压单元、输出电路，所述开关电感单元的输入端连接电压源，其输出端连接升压单元，所述升压单元的输出端连接输出电路，经输出电路引出输出端，所述输出端输出升压后的电压信号。/n

【技术特征摘要】
1.一种交错并联DC/DC变换器，其特征在于：包括开关电感单元、升压单元、输出电路，所述开关电感单元的输入端连接电压源，其输出端连接升压单元，所述升压单元的输出端连接输出电路，经输出电路引出输出端，所述输出端输出升压后的电压信号。


2.如权利要求1所述的一种交错并联DC/DC变换器，其特征在于：所述升压单元接收控制信号并根据控制信号输出对应的电压。


3.如权利要求1所述的一种交错并联DC/DC变换器，其特征在于：所述开关电感单元包括第一开关电感单元、第二开关电感单元，所述第一开关电感单元、第二开关电感单元用于存储电压源的电能或将存储的电能进行放电。


4.如权利要求3所述的一种交错并联DC/DC变换器，其特征在于；所述第一开关电感单元包括第一电感L1、第二电感L2、第一二极管D1、第二二极管D2和第五二极管D5；
所述第二开关电感单元包括第三电感L3、第四电感L4、第三二极管D3、第四二极管D4和第六二极管D6；
电压源的输出正极分别连接至第一电感L1的一端、第一二极管D1的阳极、第三二极管D3的阳极以及第三电感L3的一端，第一电感L3的另一端分别连接第二二极管D2的阳极、第五二极管D5的阳极，第五二极管D5的阴极分别连接第一二极管D1的阴极、第二电感L2的一端，第二电感L2的另一端连接第二二极管D2的阴极，第二二极管D2的阴极引出第一开关电感单元的输出端子K1；
第三电感L3的另一端分别连接第四二极管D4的阳极、第六二极管D6的阳极，第六二极管D6的阴极分别连接第三二极管D3的阴极以及第四电感L4的一端，第四电感L4的另一端连接第四二极管D4的阴极，第四二极管D4的阴极引出第二开关电感单元的输出端子K2；
输出端子K1、K2用于分别连接至升压单元的输入端。


5.如权利要求1-4任一所述的一种交错并联DC/DC变换器，其特征在于：所述升压单元包括MOS管S1、S2、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第七二极管D7、第八二极管D8、第九二极管D9；
所述MOS管S1的栅极、MOS管S2的栅极分别输入控制信号，用于控制MOS管S1、S2的导通；
输出端子K1分别连接至MOS管S2的源极以及第一电容C1的一端，第一电容C1的另一端分别连接第九二极管...

【专利技术属性】
技术研发人员：葛愿，高文根，余诺，丁啸，林其友，范晓东，
申请(专利权)人：安徽工程大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34