【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电力电子，具体涉及一种基于耦合电感的输入并联非隔离高增益变换器及控制方法。
技术介绍
1、为了实现碳中和目标，世界能源体系结构不断调整，可再生能源并网比例不断提高，新能源开发技术成为现阶段的研究热点。化石能源的紧缺和对环境污染的重视迫切要求快速提高清洁能源和可再生能源在能源供应中的比重，供电方式多样化是未来电力系统的发展方向。直流微电网系统(dc microgrid)由于其较高的可靠性和安全性成为近年来发展较快的一种电力供给结构。高增益dc/dc变换器是直流微电网系统中不可缺少的一部分。在太阳能光伏发电和燃料电池等清洁能源发电应用中，由于太阳能电池板、燃料电池等新能源输出电压较低，大约为20～40v。而后级的逆变器需要较高的直流母线电压，因此新能源与直流母线电压之间需要具有高增益、高性能特性的dc/dc变换器，将可再生能源的输出电压提高到逆变器所需的电压(200～400v)。除需要满足高电压增益外，这种应用还需要能够提供高效率，并具有连续输入电流的变换器。此外，新能源发电要求输出的电流纹波足够小，否则将缩短其使用寿命，这要求dc/dc变换器还具有低输入电流纹波的特性。
2、目前，高增益dc/dc变换器可分为两大类——隔离型和非隔离型。采用高频变压器的隔离型直流升压变换器具有输入和输出端不共地的共同特点。基本隔离型直流变换器可以分为正激(forward)、反激(flyback)、推挽(push-pull)、半桥(half-bridge)和全桥(full-bridge)等结构。隔离型高增益dc/dc变换器可
3、对于传统dc/dc变换器的结构特点，只有工作在高占空比条件下才能够取得较高电压增益，这使得变换器的效率很低，并且电路元件的电压应力相对较大。通常情况下，非隔离dc/dc变换器常结合级联升压、开关电容升压、耦合电感升压等技术，进一步拓展非隔离直流型变换器的升压能力。级联升压技术是把两个或多个传统boost变换器直接串联，以获得较高的电压增益，在相同输入电压的情况下，级联型电路的输出电压更高。但是级联型变换器电路中后级开关器件的电压应力高于前级，且随串联电路的增多，电压应力将更大。同时所需开关元件数量更多，电路的成本更高。还有在传统的boost电路中增加倍压电路，主要有加入开关电容的方式和加入开关电感的方式。通过此方式可以将传统boost电路的电压增益提升至原来的2倍甚至更高，但新得到的变换器依然面临诸多缺点，例如，为了提高功率等级，通常需要采用大容量的电解电容，这就增加了电路的体积，其次由于电解电容的寿命较低，一般在10kh左右，影响了系统的整体寿命，同时随着额定电流增大，电路的开关损耗与emi问题严重。磁耦合升压机理与变压器类似，成为非隔离升压场合的极佳选择。然而，应用耦合电感技术变换器的电路中存在两个不可避免的问题：一是耦合电感的漏感会带来损耗、寄生振荡和电磁干扰；二是电路中二极管电压应力较高，损耗较大。
技术实现思路
1、为了提高电压增益，减小输入电流纹波，降低开关管的电压应力，以及解决功率失衡和控制复杂的问题，本专利技术提供一种基于耦合电感的输入并联非隔离高增益变换器及控制方法，采用耦合电感升压技术实现了更高电压增益，电路控制方式简单，工作可靠性增强。
2、为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本专利技术是通过以下技术方案实现：
3、本专利技术提供一种基于耦合电感的输入并联非隔离高增益变换器，包括输入并联单元、耦合电感升压单元和输出单元；
4、所述输入并联单元包括电源vin、第一独立电感l1、第二独立电感l2、第一开关管s1和第二开关管s2；所述输入并联单元连接耦合电感升压单元；
5、所述耦合电感升压单元包括二极管d1、二极管d2、电容c1、电容c2、电容c3、耦合电感原边绕组lc和耦合电感副边绕组lc’；
6、所述输出单元包括二极管d3和电容c4，所述耦合电感升压单元的输出端连接二极管d3的阳极；所述输出单元的两端分别连接二极管d3的阴极和电容c3的一端，所述二极管d3的阴极与电容c4的一端、负载ro的一端相连，所述电容c4的另一端与负载ro的另一端、电容c3的另一端和第二开关管s2的漏极相连。
7、进一步地，在所述输入并联单元结构中，所述电源vin的正极分别与第一独立电感l1和第二独立电感l2相连，所述第一独立电感l1的另一端与第一开关管s1的漏极、二极管d1的阳极和电容c1的一端相连，所述第一开关管s1的源极与电源vin的负极、第二开关管s2的源极相连；所述第二独立电感l2的另一端与第二开关管s2的漏极相连，所述第二开关管s2的源极与电源vin的负极、第一开关管s1的源极相连。
8、进一步地，在所述耦合电感升压单元中，所述二极管d1的阴极与二极管d2的阳极、电容c3的一端和耦合电感原边绕组lc的同名端相连，所述二极管d2的阴极与电容c2的一端和二极管d3的阳极相连，所述电容c2的另一端与耦合电感副边绕组lc’的非同名端相连，所述耦合电感原边绕组lc的非同名端与耦合电感副边绕组lc’的同名端和电容c1的另一端相连。
9、进一步地，所述二极管d1、电容c1和耦合电感原边绕组lc组成漏感回收单元。
10、进一步地，所述二极管d3和电容c4构成变换器的输出部分。
11、本专利技术还提供一种基于耦合电感的输入并联非隔离高增益变换器的控制方法，在电感电流连续模式下，采用两个开关管的控制信号交错180°，且占空比大于0.5的控制方式，包括第一至第五工作模态，所述第一至第五工作模态依次执行，其中，
12、所述第一工作模态：控制第一开关管s1和第二开关管s2同时导通，二极管d1，二极管d2和二极管d3均关断；
13、所述第二工作模态：控制第一开关管s1继续导通，第二开关管s2关断，二极管d2导通，二极管d1和二极管d3均关断；
14、所述第三工作模态：控制第一开关管s1和第二开关管s2导通，二极管d1，二极管d2和二极管d3均关断；
15、所述第四工作模态：控制第一开关管s1关断，第二开关管s2继续导通，二极管d1和二极管d3均导通，二极管d2关断；
16、所述第五工作模态：控制第一开关管s1继续关断，第二开关管s2继续导通，二极管d3导通，二极管d1和二极管d2均关断。
17、进一步地，在本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.基于耦合电感的输入并联非隔离高增益变换器，其特征在于，包括输入并联单元、耦合电感升压单元和输出单元；
2.根据权利要求1所述的基于耦合电感的输入并联非隔离高增益变换器，其特征在于，在所述输入并联单元结构中，所述电源Vin的正极分别与第一独立电感L1和第二独立电感L2相连，所述第一独立电感L1的另一端与第一开关管S1的漏极、二极管D1的阳极和电容C1的一端相连，所述第一开关管S1的源极与电源Vin的负极、第二开关管S2的源极相连；所述第二独立电感L2的另一端与第二开关管S2的漏极相连，所述第二开关管S2的源极与电源Vin的负极、第一开关管S1的源极相连。
3.根据权利要求2所述的基于耦合电感的输入并联非隔离高增益变换器，其特征在于，在所述耦合电感升压单元中，所述二极管D1的阴极与二极管D2的阳极、电容C3的一端和耦合电感原边绕组Lc的同名端相连，所述二极管D2的阴极与电容C2的一端和二极管D3的阳极相连，所述电容C2的另一端与耦合电感副边绕组Lc’的非同名端相连，所述耦合电感原边绕组Lc的非同名端与耦合电感副边绕组Lc’的同名端和电容C1的另一端相连。<...
【技术特征摘要】
1.基于耦合电感的输入并联非隔离高增益变换器，其特征在于，包括输入并联单元、耦合电感升压单元和输出单元；
2.根据权利要求1所述的基于耦合电感的输入并联非隔离高增益变换器，其特征在于，在所述输入并联单元结构中，所述电源vin的正极分别与第一独立电感l1和第二独立电感l2相连，所述第一独立电感l1的另一端与第一开关管s1的漏极、二极管d1的阳极和电容c1的一端相连，所述第一开关管s1的源极与电源vin的负极、第二开关管s2的源极相连；所述第二独立电感l2的另一端与第二开关管s2的漏极相连，所述第二开关管s2的源极与电源vin的负极、第一开关管s1的源极相连。
3.根据权利要求2所述的基于耦合电感的输入并联非隔离高增益变换器，其特征在于，在所述耦合电感升压单元中，所述二极管d1的阴极与二极管d2的阳极、电容c3的一端和耦合电感原边绕组lc的同名端相连，所述二极管d2的阴极与电容c2的一端和二极管d3的阳极相连，所述电容c2的另一端与耦合电感副边绕组lc’的非同名端相连，所述耦合电感原边绕组lc的非同名...
【专利技术属性】
技术研发人员：郑诗程，孙茜茹，秦乐乐，李金玉，郎佳红，胡雪峰，
申请(专利权)人：安徽工业大学，
类型：发明
国别省市：
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