一种基于单片机的高增益Boost变换器制造技术

本实用新型专利技术涉及Boost变换器技术领域，公开一种基于单片机的高增益Boost变换器，包括高增益boost变换器电路和单片机；所述高增益boost变换器电路包括用于连接输入电源的电感、开关管、CD网络单元、第一输出电容和与第一输出电容串联的第二输出电容；所述电感分别连接开关管和CD网络单元；所述CD网络单元包括升压电容；所述升压电容连接有一个或两个二极管的阳极；所述二极管用于为通过升压电容为第一输出电容或第二输出电容升压，该二极管还可为另一CD网络单元的升压电容储能；所述单片机用于输出脉冲控制信号控制开关管的通断。本实用新型专利技术具有高增益、高升压能力，减小系统的体积、优化系统结构。优化系统结构。优化系统结构。

【技术实现步骤摘要】
一种基于单片机的高增益Boost变换器


[0001]本技术涉及高增益Boost变换器
，更具体地，涉及一种基于单片机的高增益Boost变换器。

技术介绍

[0002]随着能源短缺和环境污染等问题的日益加剧，新型可再生、环保无污染的能源的开发与利用已成为了一个重要的研究课题。太阳能由于其可再生、无污染等优点，受到了越来越多的关注。近年来，随着智能电网理念的提出，光伏发电系统并入公用电网将成为未来发展的必然趋势。光伏发电系统要实现并网运行，必须保证在并网逆变器直流输入侧电压达到380V以上，而光伏电池发电单元的输出电压只有33V
‑
43V，在电压增益相差了数十倍下，传统直流变换器只能依靠多个级联的方式来提升电压，这样必定使得系统体积大、结构复杂、成本高，进而会提高系统成本、增加系统瘫痪风险。
[0003]而一般地，DC
‑
DC变换器实现电压转换是通过控制器改变开关管的导通占空比来执行的。由于光伏电池的输出电压是一个较低的直流电，传统的Boost变换器只有通过在增大占空比才能获得较高的输出电压，这会大大增加系统的损耗及开关应力，严重还会导致系统不能正常工作。因此，传统DC
‑
DC变换器在新能源发电系统中的推广应用受到了极大的限制。通过查阅文献，了解到现有的高增益直流变换器所存在的问题大多是：
①
在实现提高变换器增益的同时，往往会给变换器中的功率开关管、二极管的应力带来不同程度的影响；
②
所提新变换器的元件数量通常都有所增加，使得电路结构变得复杂，其工作状态难以分析，增大了控制回路设计的难度。但对于光伏发电系统而言，升压变换器环节作为重要的中间电路环节，主要用于解决以下问题：
①
在避免功率开关管出现极限占空比情况的条件下，为充分利用新能源，要尽可能多的提升变换器的升压能力；
②
所用变换器的拓扑结构应该尽量简单，工作模态要方便分析，控制方法要相对容易，这样才能保证系统运行的可靠性；
③
在实现高升压变换的同时，要尽量减小变换器中功率开关管、二极管的应力，降低器件选型的难度和生产成本，保障系统的安全性。
[0004]因此，在光伏电系统并网逆变前，依靠一个具有高增益能力的Boost变换器对电池单元输出电压进行升压转换，对减小系统的体积、优化系统结构、降低系统成本具有十分重要的现实意义。

技术实现思路

[0005]本技术的目的在于提供一种具有高增益、高升压能力，减小系统的体积、优化系统结构、降低系统成本的基于单片机的高增益Boost变换器。
[0006]为解决上述问题，提供一种基于单片机的高增益Boost变换器，包括用于连接输入电源的电感、开关管、CD网络单元、第一输出电容和与第一输出电容串联的第二输出电容；所述电感分别连接开关管和CD网络单元；所述CD网络单元有若干个；所述CD网络单元包括升压电容；所述升压电容连接有一个或两个二极管的阳极；所述二极管用于为通过升压电
容为第一输出电容或第二输出电容升压，该二极管还可为另一CD网络单元的升压电容储能；所述单片机连接开关管，所述单片机用于输出脉冲控制信号控制开关管的通断；所述第一输出电容和第二输出电容的两端作为输出电源；所述输出电源连接有信号采集与调理电路；所述信号采集与调理电路连接单片机。
[0007]特别的，所述信号采集与调理电路包括串联的电压信号采集电路和直流电压调理电路。
[0008]特别的，所述电压信号采集电路包括限流电阻、电压互感器、采样电阻；所述限流电阻、所述电压互感器、采样电阻依次串联。
[0009]特别的，所述直流电压调理电路包括运算放大器和A/D转换器；所述电压互感器通过采样电阻连接运算放大器的输入端；所述运算放大器的输出端连接A/D转换器；所述A/D转换器连接单片机。
[0010]特别的，所述开关管采用MOS管或三极管。
[0011]特别的，所述单片机的型号为STM32F103RCT6。
[0012]特别的，所述CD网络单元有三个。
[0013]特别的，所述升压电容之前还设有一个二极管，该二极管的阳极连接电感，阴极连接升压电容的一端；所述升压电容的另一端连接开关管。
[0014]特别的，所述输入电源的电压为30
‑
50V。
[0015]本技术的有益效果：
[0016]1.本技术采用若干个CD网络单元，CD网络单元包括升压电容，升压电容连接有一个或两个二极管的阳极，二极管用于为通过升压电容为第一输出电容或第二输出电容升压，该二极管还可为另一CD网络单元的升压电容储能，电感与升压电容最终向串联的第一输出电容和第二输出电容加压，第一输出电容和第二输出电容的两端作为输出电源，最终输出电源能获得较高的电压和增益，能够避免功率开关管出现极限占空比情况的条件，并充分利用新能源，且能够尽可能多的提升变换器的升压能力。
[0017]2.本技术相当于无源CD网络单元进行拓扑衍生，所用变换器的拓扑结构非常简单，工作模态方便分析，通过单片机输出脉冲控制信号控制开关管的通断，控制方法相对容易，保证了系统运行的可靠性。
[0018]3.本技术在实现高升压变换的同时，通过CD网络单元和串联的第一输出电容和第二输出电容，减小变换器中功率开关管、二极管的应力，降低器件选型的难度和生产成本，保障系统的安全性。
[0019]4.输出电源连接有信号采集与调理电路；信号采集与调理电路连接单片机。特别设置信号采集与调理电路包括电压信号采集电路、电流信号采集电路、直流电压调理电路和直流电流调理电路。信号采集与调理电路能够对输出电源进行信号采集再传输至单片机，单片机能够按照实际情况对输出电源进行调理。
附图说明
[0020]为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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。
[0021]图1为本技术实施例的电路原理图。
具体实施方式
[0022]下面结合附图对本技术的优选实施例进行详细阐述，以使本技术的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本技术的保护范围做出更为清楚明确的界定。
[0023]如图1所示，本技术实施例一种基于单片机的高增益Boost变换器，包括高增益boost变换器电路和单片机。高增益boost变换器电路包括用于连接输入电源UL的电感L、开关管、CD网络单元、第一输出电容C1和与第一输出电容C1串联的第二输出电容C2。本实施例的开关管采用MOS管Q。单片机的型号为STM32F103RCT6。输入电源的电压为30
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50V,完全能够适应光伏电池发电单元的输出电压。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于单片机的高增益Boost变换器，包括高增益boost变换器电路和单片机；其特征在于：所述高增益boost变换器电路包括用于连接输入电源的电感、开关管、CD网络单元、第一输出电容和与第一输出电容串联的第二输出电容；所述电感分别连接开关管和CD网络单元；所述CD网络单元有若干个；所述CD网络单元包括升压电容；所述升压电容连接有一个或两个二极管的阳极；所述二极管用于为通过升压电容为第一输出电容或第二输出电容升压，该二极管还可为另一CD网络单元的升压电容储能；所述单片机连接开关管，所述单片机用于输出脉冲控制信号控制开关管的通断；所述第一输出电容和第二输出电容的两端作为输出电源；所述输出电源连接有信号采集与调理电路；所述信号采集与调理电路连接单片机。2.根据权利要求1所述的一种基于单片机的高增益Boost变换器，其特征在于：所述信号采集与调理电路包括串联的电压信号采集电路和直流电压调理电路。3.根据权利要求2所述的一种基于单片机的高增益Boost变换器，其特征在于：所述电压信号采集电路包括限流电阻、电压互感器、采样电阻；所述限流电阻、...

【专利技术属性】
技术研发人员：张鑫豹，阎昌国，李青，汪家晗，杨溍陵，迟宽雄，
申请(专利权)人：遵义师范学院，
类型：新型
国别省市：