一种适用于低压光伏的非隔离型直流变换器制造技术

本发明专利技术公开了一种适用于低压光伏的非隔离型直流变换器，包括带有谐振腔电路的谐振升压单元，所述谐振升压单元的输入端连接有前级升压单元，所述前级升压单元包括两级BOOST电路，每一级BOOST电路中均串接有一个耦合电感原边绕组，所述谐振升压单元的谐振腔电路串联连接有两个耦合电感副边绕组，且每一级BOOST电路的耦合电感原边绕组分别与一个耦合电感副边绕组耦合形成耦合电感。本发明专利技术能够实现高升压比的直流变换，具有开关损耗低、成本低、设备体积小、通用性好的优点，尤其是用于低压光伏等需要高升压比的直流变换场景。伏等需要高升压比的直流变换场景。伏等需要高升压比的直流变换场景。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于低压光伏的非隔离型直流变换器


[0001]本专利技术属于电力电子
，具体涉及一种适用于低压光伏的非隔离型直流变换器。

技术介绍

[0002]近年来，随着低碳理念的普及，光伏发电等可再生能源发电系统得到了快速发展。但目前直流电压母线对电压等级的需求越来越高，通常为200V
‑
400V。但光伏发电等可再生能源系统的输出电压都不足以满足直流母线的电压需求。近年来，非隔离式高升压比DC
‑
DC转换器因其功率密度高、控制策略简单、成本低而被广泛用于光伏发电并网应用。文献1(K.
‑
C.Tseng,J.
‑
T.Lin and C.
‑
C.Huang,"High Step
‑
Up Converter With Three
‑
Winding Coupled Inductor for Fuel Cell Energy Source Applications,"in IEEE Transactions on Power Electronics,vol.30,no.2,pp.574
‑
581,Feb.2015.)提出了一种基于耦合电感和倍压技术相结合的非隔离型直流变换器。但文献1提出的变换器由于耦合电感漏感的存在会导致高的电压尖峰。于是，采取耦合电感和谐振技术相结合的非隔离高升压变换器被广泛研究，文献2(Y.Ye,K.W.E.Cheng and S.Chen,"A High Step
‑
up PWM DC
‑
DC Converter With Coupled
‑
Inductor and Resonant Switched
‑
Capacitor"in IEEE Transactions on Power Electronics,vol.32,no.10,pp.7739
‑
7749,Oct.2017.)所提出的变换器就是采用耦合电感的漏感作为谐振电感与谐振电容进行谐振，从而实现二极管的软开关技术。同时此变换器的电路拓扑是可拓展的，但仅通过一个耦合电感的副边绕组所获得的电压增益较低。

技术实现思路

[0003]本专利技术要解决的技术问题：针对现有技术的上述问题，提供一种适用于低压光伏的非隔离型直流变换器，本专利技术能够实现高升压比的直流变换，具有开关损耗低、成本低、设备体积小、通用性好的优点，尤其是用于低压光伏等需要高升压比的直流变换场景。
[0004]为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：
[0005]一种适用于低压光伏的非隔离型直流变换器，包括带有谐振腔电路的谐振升压单元，所述谐振升压单元的输入端连接有前级升压单元，所述前级升压单元包括两级BOOST电路，每一级BOOST电路中均串接有一个耦合电感原边绕组，所述谐振升压单元的谐振腔电路串联连接有两个耦合电感副边绕组，且每一级BOOST电路的耦合电感原边绕组分别与一个耦合电感副边绕组耦合形成耦合电感。
[0006]可选地，所述两级BOOST电路由依次相连的前级BOOST电路和后级BOOST电路构成，所述前级BOOST电路包括第一开关管Q1、第二开关管Q2、升压电容C
b
、耦合电感原边绕组L
a
以及输入电源V
in
，所述输入电源V
in
和升压电容C
b
串联形成串联支路以作为后级BOOST电路的输入，所述第一开关管Q1和第二开关管Q2正向串联后并联在串联支路上，所述耦合电感原边绕组L
a
连接在输入电源V
in
的输出端和第一开关管Q1、第二开关管Q2两者的中间接点上。
[0007]可选地，所述后级BOOST电路包括第三开关管Q3、第四开关管Q4、升压电容V1以及耦合电感原边绕组L
b
，所述第三开关管Q3、第四开关管Q4正向串联后再与升压电容V1串联连接后与前级BOOST电路的串联支路上，所述耦合电感原边绕组L
b
连接在串联支路的正极和第三开关管Q3、第四开关管Q4两者的中间接点上。
[0008]可选地，所述谐振升压单元的数量为一个。
[0009]可选地，所述谐振升压单元包括二极管D1、二极管D2、稳压电容C2、谐振电容C
r
、谐振电感L
la
、耦合电感副边绕组N
12
、谐振电感L
lb
和耦合电感副边绕组N
22
，所述二极管D1、二极管D2串联形成二极管串联支路，所述稳压电容C2与二极管串联支路并联连接，所述二极管串联支路一端与前级升压单元的输出端相连、另一端作为非隔离型直流变换器的输出端，所述谐振电容C
r
、谐振电感L
la
、谐振电感L
lb
三者串联形成谐振腔电路，所述耦合电感副边绕组N
22
和耦合电感副边绕组N
21
串联布置在谐振腔电路上，所述谐振腔电路一端与二极管D1、二极管D2两者的中间接点相连、另一端与第三开关管Q3、第四开关管Q4两者的中间接点相连。
[0010]可选地，所述耦合电感副边绕组N
22
和耦合电感副边绕组N
21
串联布置在谐振腔电路上是指谐振电容C
r
、谐振电感L
la
、耦合电感副边绕组N
12
、谐振电感L
lb
和耦合电感副边绕组N
22
间依次顺序布置。
[0011]可选地，所述谐振升压单元的数量为多个，且多个谐振升压单元之间级联连接。
[0012]可选地，所述多个谐振升压单元中任意第z个谐振升压单元包括二极管D
z1
、二极管D
z2
、稳压电容C
z+1
、谐振电容C
rz
、谐振电感L
laz
、耦合电感副边绕组N
12
、谐振电感L
lbz
和耦合电感副边绕组N
22
，所述二极管D
z1
、二极管D
z2
串联形成二极管串联支路，所述稳压电容C
z+1
与二极管串联支路并联连接，所述谐振电容C
rz
、谐振电感L
laz
、谐振电感L
lbz
三者串联形成谐振腔电路，所述耦合电感副边绕组N
22
和耦合电感副边绕组N
21
串联布置在谐振腔电路上，各个谐振升压单元的二极管串联支路依次串联连接，且由第一级谐振升压单元的二极管串联支路与前级升压单元的输出端相连、最末一级谐振升压单元的二极管串联支路与作为非隔离型直流变换器的输出端，各个谐振升压单元的谐振腔电路依次串联本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用于低压光伏的非隔离型直流变换器，包括带有谐振腔电路的谐振升压单元，其特征在于，所述谐振升压单元的输入端连接有前级升压单元，所述前级升压单元包括两级BOOST电路，每一级BOOST电路中均串接有一个耦合电感原边绕组，所述谐振升压单元的谐振腔电路串联连接有两个耦合电感副边绕组，且每一级BOOST电路的耦合电感原边绕组分别与一个耦合电感副边绕组耦合形成耦合电感。2.根据权利要求1所述的适用于低压光伏的非隔离型直流变换器，其特征在于，所述两级BOOST电路由依次相连的前级BOOST电路和后级BOOST电路构成，所述前级BOOST电路包括第一开关管Q1、第二开关管Q2、升压电容C
b
、耦合电感原边绕组L
a
以及输入电源V
in
，所述输入电源V
in
和升压电容C
b
串联形成串联支路以作为后级BOOST电路的输入，所述第一开关管Q1和第二开关管Q2正向串联后并联在串联支路上，所述耦合电感原边绕组L
a
连接在输入电源V
in
的输出端和第一开关管Q1、第二开关管Q2两者的中间接点上。3.根据权利要求2所述的适用于低压光伏的非隔离型直流变换器，其特征在于，所述后级BOOST电路包括第三开关管Q3、第四开关管Q4、升压电容V1以及耦合电感原边绕组L
b
，所述第三开关管Q3、第四开关管Q4正向串联后再与升压电容V1串联连接后与前级BOOST电路的串联支路上，所述耦合电感原边绕组L
b
连接在串联支路的正极和第三开关管Q3、第四开关管Q4两者的中间接点上。4.根据权利要求3所述的适用于低压光伏的非隔离型直流变换器，其特征在于，所述谐振升压单元的数量为一个。5.根据权利要求3所述的适用于低压光伏的非隔离型直流变换器，其特征在于，所述谐振升压单元包括二极管D1、二极管D2、稳压电容C2、谐振电容C
r
、谐振电感L
la
、耦合电感副边绕组N
12
、谐振电感L
lb
和耦合电感副边绕组N
22
，所述二极管D1、二极管D2串联形成二极管串联支路，所述稳压电容C2与二极管串联支路并联连接，所述二极管串联支路一端与前级升压单元的输出端相连、另一端作为非隔离型直流变换器的输出端，所述谐振电容C
r
、谐振电感L
la
、谐振电感L
lb
三者串联形成谐振腔电路，所述耦合电感副边绕组N
22
和耦合电感副边绕组N
21
串联布置在谐振腔电路上，所述谐振腔电路一端与二极管D1、二极管D2两者的中间接点相连、另一端与第三开关管Q3、第四开关管Q4两者的中间接点相连。6.根据权利要求5所述的适用于低压光伏的非隔离型直流变换器，其特征在于，所述耦合电感副边绕组N
22
和耦合电感副边绕组N
21
串联布置在谐振腔电路上是指谐振电容C
r
、谐振电感L
la
、耦合电感副边绕组N
12
、谐振电感L
lb
和耦合电感副边绕组N
22
间依次顺序布置。7.根据权利要求3所述的适用于低压光伏的非隔离型直流变换器，其特征在于，所述谐振升压单元的数量为多个，且多个谐振升压单元之间级联连接。8.根据权利要求7所述的适用于低压光伏的非隔离型直流变换器，其特征在于，所述多个谐振升压单元中任意第z个谐振升压单元包括二极管D
z1
、二极管D
z2
、稳压电容C
z+1
、谐振电容C
rz
、谐振电感L
laz
、耦合电感副边绕组N
12
、谐振电感L
...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴晋波，何智强，宁光富，谢国胜，袁博，李理，姜利，刘智仁，粟梅，李辉，刘永刚，熊尚峰，刘伟良，姜新凡，胡迪军，洪权，臧欣，李刚，蔡昱华，刘海峰，李振文，敖非，龚禹生，丁禹，刘志豪，周挺，毛文奇，肖遥遥，徐民，杨丹，彭佳，彭铖，刘力，李龙，韩忠晖，欧阳帆，梁文武，许立强，余斌，严亚兵，尹超勇，徐彪，肖豪龙，欧阳宗帅，龙雪梅，刘鸿基，
申请(专利权)人：国网湖南省电力有限公司电力科学研究院国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：