一种零电压开关交错并联的高升压变换器制造技术

一种零电压开关交错并联的高升压变换器，包括输入电压源、第一输入电感、第二输入电感、第一功率开关管、第二功率开关管、第一辅助开关管、第二辅助开关管、第一二极管、第二二极管、第一电容、第二电容、第三电容以及输出电容；第一功率开关管和第二功率开关管两端的电压；第一二极管和第二二极管的电流下降率由内置变压器的漏感LLK控制；第一功率开关管、第二功率开关管由相位相差180度的交错脉冲驱动，漏感LLK、并联电容和并联电容、第一辅助开关和第二辅助开关组成的电路提供零电压软开关操作，在栅极脉冲到达之前，第一功率开关管、第二功率开关管两端的电压降到零；具有高功率密度、高转换效率、电气元件少、可控性好的特点。可控性好的特点。可控性好的特点。

【技术实现步骤摘要】
一种零电压开关交错并联的高升压变换器


[0001]本技术属于电力电子
，具体涉及一种零电压开关交错并联的高升压变换器。

技术介绍

[0002]近年来，随着低直流电压（通常小于40~50V）的光伏、燃料电池应用于高电压本地直流负载（400~750V）或者交流电网的可再生能源的集成度日益提高，对高效率的、高升压比的直流变换器的需求也不断提高。
[0003]传统的交错升压变换器具有输入电流纹波小、相位间热应力分布小、结构简单等优点，是一种实用的解决方案。但是，为了获得高电压增益，变换器需要根据占空比运行，增加了导通损耗，降低了可控性。同时，功率开关管需要承受较高的输出电压，承受较大的电流和电压应力。
[0004]为了解决交错升压变换器的缺点，采用隔离电压型变换器，例如移相全桥变换器，通过增加变压器的匝数比获得高电压增益，同时可以提供电流隔离。但是，输入电流的脉冲会使光伏、燃料电池的使用寿命减少。因此，为了抑制较大的输入电流纹波，需要更多的电解电容。此外，在高压应用中，输出二极管的电压应力需要远大于输出电压，降低了转换效率。采用隔离电流型变换器，可以实现高效率、高升压转换比、最小化输入电流纹波，但是，使用隔离反馈传感器会增加成本，并且需要考虑变换器的启动操作。
[0005]现有的技术中，有人提出采用一系列二极管
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电容技术的无变压器交错式升压变换器，结构简单，可扩展。但是，使用过多的二极管和电容来增加电压增益，会降低转换效率；有人提出采用一种并联输入、串联输出的两级交错式升压变换器，该变换器的电压增益是传统的交错升压变换器的四倍，多级功率的处理，导致了效率降低，改变换器的开关管具有高电压应力，输入输出之间无公共接地；有人提出通过使用耦合电感和内置变压器,可以实现扩展电压增益，在这些结构中，输入功率电感被耦合电感取代，通过耦合电感和内置变压器的匝数比可以控制电压增益，大大提高了功率密度，但是开关损耗太高，在高功率和高开关频率的应用中受到了限制。

技术实现思路

[0006]为克服上述现有技术的不足，本技术的目的在于提供一种零电压开关交错并联的高升压变换器，改进了上述现有技术中低功率密度、低转换效率、高电压应力、高输入电流纹波、电气元件多、可控性差的缺点，具有高功率密度、高转换效率、低电压应力、低输入电流纹波、电气元件少、可控性好的特点。
[0007]为实现上述目的，本技术采用的技术方案是：
[0008]一种零电压开关交错并联的高升压变换器，包括输入电压源Vin、第一输入电感L1、第二输入电感L2、第一功率开关管S1、第二功率开关管S2、第一辅助开关管SA1、第二辅助开关管SA2、第一二极管D1、第二二极管D2、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3以及输
出电容C0；
[0009]输入电压源Vin的正极与第一输入电感L1的第一端和第二输入电感L2的第一端均连接，负极和第一功率开关管S1的源极、第二功率开关管S2的源极及输出电容的第二端均与地连接；第一输入电感L1的第二端与第一功率开关管S1的漏极、第一辅助开关管的源极均连接；第二输入电感L2的第二端和第二功率开关管S2的漏极与第一电容C1的第二端和第三电容的第二端均连接；第一辅助开关管SA1的漏极与第一电容C1的第一端和第一二极管D1的阳极均连接；第一二极管D1的阴极与第二电容C2的第一端和第二二极管D2的阳极均连接；第二二极管D2的阴极与第三电容C3的第一端和第二辅助开关管SA2的源极均连接；第二辅助开关管SA2的漏极与输出电容C0的第一端连接。
[0010]还包括内置变压器和漏感，内置变压器初级侧的第一端和第一功率开关管S1的漏极与第一辅助开关管SA1的源极和内置变压器次级侧的第二端均连接，内置变压器初级侧的第二端与漏感的第一端连接；漏感的第二端和第二功率开关管S2的漏极与第二输入电感L2的第二端和第一电容C1的第二端以及第三电容C3的第二端均连接；内置变压器次级侧的第一端与第二电容C2的第一端均连接。
[0011]所述的第一功率开关管S1、第二功率开关管S2、第一辅助开关管、第二辅助开关管均为MOSFET开关管。
[0012]所述的第一功率开关管S1、第二功率开关管S2、第一辅助开关管SA1、第二辅助开关管SA2的占空比均不小于0.5。
[0013]所述的第一功率开关管S1、第二功率开关管S2均设有并联连接的二极管和并联连接的电容。
[0014]所述的第一功率开关管S1、第二功率开关管S2由相位相差180度的交错脉冲驱动。
[0015]所述的第一辅助开关管SA1、第二辅助开关管SA2相对于第一功率开关管S1、第二功率开关管S2由互补的脉冲驱动。
[0016]所述的第一辅助开关管SA1、第二辅助开关管SA2为第一功率开关管S1、第二功率开关管S2提供零电压开关。
[0017]所述的第一二极管D1、第二二极管D2电流下降速率由内置变压器的漏感控制。
[0018]本技术具有以下有益效果：
[0019]与现有技术相比，本技术由内置变压器电压倍增器与传统交错升压变换器组合而成。通过改变内置变压器的匝数比，可获得高电压增益，并将所述第一功率开关管和所述第二功率开关管的电压应力降到最低，避免了获得高电压增益的同时，占空比过高，大大降低了导通损耗；通过内置变压器电压倍增器和传统交错升压变换器中的有源钳位电路，所述第一功率开关管和所述第二功率开关管均具有零电压开关的性能，有效降低了开关损耗；所述二极管的电流下降速率由内置变压器的漏感控制，并以零电流开关进行切换，解决了电流反向恢复的问题；交错结构产生了较低的输入电流纹波和相间的共享热应力，提供了令人满意的均流性能；上述这些因素都降低了损耗，提高了电路性能，实现了高功率密度和高转换效率；上述这些特性有助于减少组件的总数，从而实现低成本。
附图说明
[0020]图1为本技术零电压开关交错并联的高升压变换器的拓扑结构图。
[0021]图2为本技术零电压开关交错并联的高升压变换器的工作模式1的示意图。
[0022]图3为本技术零电压开关交错并联的高升压变换器的工作模式2的示意图。
[0023]图4为本技术零电压开关交错并联的高升压变换器的工作模式3的示意图。
[0024]图5为本技术零电压开关交错并联的高升压变换器的工作模式4的示意图。
[0025]图6为本技术零电压开关交错并联的高升压变换器的工作模式5的示意图。
[0026]图7为本技术零电压开关交错并联的高升压变换器的工作模式6的示意图。
[0027]图8为本技术零电压开关交错并联的高升压变换器的工作模式7的示意图。
[0028]图9为本技术零电压开关交错并联的高升压变换器的工作模式8的示意图。
[0029]图10为本技术零电压开关交错并联的高升压变换器的工作模式9的示意图。
[0030]图11为本本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种零电压开关交错并联的高升压变换器，其特征在于，包括输入电压源Vin、第一输入电感L1、第二输入电感L2、第一功率开关管S1、第二功率开关管S2、第一辅助开关管SA1、第二辅助开关管SA2、第一二极管D1、第二二极管D2、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3以及输出电容C0；输入电压源Vin的正极与第一输入电感L1的第一端和第二输入电感L2的第一端均连接，负极和第一功率开关管S1的源极、第二功率开关管S2的源极及输出电容的第二端均与地连接；第一输入电感L1的第二端与第一功率开关管S1的漏极、第一辅助开关管的源极均连接；第二输入电感L2的第二端和第二功率开关管S2的漏极与第一电容C1的第二端和第三电容的第二端均连接；第一辅助开关管SA1的漏极与第一电容C1的第一端和第一二极管D1的阳极均连接；第一二极管D1的阴极与第二电容C2的第一端和第二二极管D2的阳极均连接；第二二极管D2的阴极与第三电容C3的第一端和第二辅助开关管SA2的源极均连接；第二辅助开关管SA2的漏极与输出电容C0的第一端连接。2.根据权利要求1所述的一种零电压开关交错并联的高升压变换器，其特征在于，还包括内置变压器和漏感，内置变压器初级侧的第一端和第一功率开关管S1的漏极与第一辅助开关管SA1的源极和内置变压器次级侧的第二端均连接，内置变压器初级侧的第二端与漏感的第一端连接；漏感的第二端和第二功率开关管S2的漏极与第二输入电感L2的第二端和第一电容C1的第二端以及第三电容...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈景文，毛磊，刘涛，周婧，赵钰哲，
申请(专利权)人：陕西科技大学，
类型：新型
国别省市：