一种低压非隔离型直流变换器及其控制方法技术

技术编号：40828414 阅读：2 留言：0更新日期：2024-04-01 14:50

本发明专利技术公开了一种低压非隔离型直流变换器及其控制方法，该低压非隔离型直流变换器包括输入电源DC<subgt;1</subgt;、输入滤波电容C<subgt;1</subgt;、开关管Q<subgt;1</subgt;、谐振电容C<subgt;r</subgt;、第一整流二极管D<subgt;1</subgt;、第二整流二极管D<subgt;2</subgt;，耦合电感Tr、谐振电感L<subgt;r</subgt;及输出滤波电容C<subgt;2</subgt;；所述输入滤波电容C<subgt;1</subgt;与输入电源DC1并联，所述输出滤波电容C<subgt;2</subgt;与输出端并联，耦合电感Tr、谐振电感L<subgt;r</subgt;、谐振电容C<subgt;r</subgt;和第二整流二极管D<subgt;2</subgt;依次串联，其中耦合电感Tr包含第一电感L<subgt;1</subgt;和第二电感L<subgt;2</subgt;，该变换器实现耦合电感Tr双向励磁，使耦合电感具有变压器功能，磁性器件利用率得到提升，并可提升变换器的升压比。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种低压非隔离型直流变换器及其控制方法，属于电力电子技术及电池设备。

技术介绍

1、目前，风力发电等一次清洁能源被广泛应用，由于风能等一次清洁能源本身强弱不稳定，具有很强的难以预估的时变性，其产生的电能不稳定，电压变化范围宽，这给新能源并网带来极大的挑战。为了实现新能源并网，新能源产品中的电力电子变换器需要将宽范围变化的输入电压变换为稳定高电压，升压比有较高的要求。非隔离型boost升压电路作为经典的单管升压电路，为新能源产品中的电力电子变换器所常用的电路。比如实现20倍的升压比，非隔离型boost升压电路中开关的占空比需要达到0.95，工程中很难达到这个极限占空比，而且高占空比容易使系统失控、增大变换器损耗、降低变换器带载能力。

2、为避免极限占空比的出现，目前多采用耦合电感以提升非隔离型boost升压电路的升压能力，如专利号为zl201511000295.3、公开日为2018-06-01的中国专利，其方案如图1所示，它采用耦合电感替换非隔离型boost升压电路中的输入滤波电感，该专利中的耦合电感两电感电流方向为单向变化，磁芯利用率低，且由于耦合不充分，耦合电感存在的漏感使得开关管在开关瞬间产生电压尖刺，因而设置有额外的辅助吸收电路。

3、还可，通过在非隔离型boost升压电路的不同位置加入多个滤波电感，使之耦合，并通过增设额外的开关管改变电路的工作模态。通过将不同滤波电感的储能叠加，能达到提高升压能力的目的；但耦合电感电流方向单向变化，无法像变压器一样双向励磁，且采用较多的开关管，开关切

技术实现思路

1、本专利技术为了解决现有技术中存在的问题，提供一种使耦合电感具有变压器功能，进而可提升变换器的升压比的变换器。

2、为了达到上述目的，本专利技术提出的技术方案为：

3、一种低压非隔离型直流变换器，包括输入电源 dc1、输入滤波电容 c1、输出滤波电容 c2、耦合电感 tr、开关管 q1和第二整流二极管 d2；

4、所述输入滤波电容 c1与输入电源 dc1并联，输出滤波电容 c2与输出端并联；

5、所述耦合电感 tr包括第一电感 l1和第二电感 l2，第一电感 l1的两端分别为端点1和端点2，第一电感 l1的端点1连接输入电源 dc1的正极，第二整流二极管 d2的阴极连接输出的正端；

6、所述开关管 q1的漏极连接第一电感 l1的端点2，源极连接输入电源 dc1的负极与输出的负端；

7、还包括谐振电容 c r、谐振电感 l r和第一整流二极管 d1；所述耦合电感 tr两个电感 l1和 l2串联后的电感值数倍于谐振电感 l r的电感值；

8、所述第二电感 l2、谐振电容 c r和谐振电感 l r互相串联，形成串联支路，串联支路一端连接第一电感 l1的端点2，另一端连接第二整流二极管 d2的阳极，所述第一整流二极管 d1阳极连接 l1的端点1，阴极连接 d2的阳极；

9、开关管 q1关断或导通，使第一电感 l1和第二电感 l2上的电流同向或反向，实现耦合电感 tr双向励磁。

10、对上述技术方案的进一步设计为：所述耦合电感 tr两个电感 l1和 l2串联后的电感值大于等于5倍的谐振电感 l r。

11、该变换器还包括第三整流二极管 d3以及并接于输出端且至少由两分压电容串联形成的分压支路，第三整流二极管 d3的阳极连接开关管 q1的漏极，阴极连接在分压支路的一分压端。

12、所述第二电感 l2的两端分别为端点3和端点4；第一电感 l1的端点1与第二电感 l2的端点3为同名端，或第一电感 l1的端点2与第二电感 l2的端点4为同名端。

13、所述第二电感 l2、谐振电感 l r和谐振电容 c r依次串联，第二电感 l2的端点3连接第一电感 l1的端点2，端点4连接谐振电感 l r的一端。

14、所述谐振电容 c r、第二电感 l2和谐振电感 l r依次串联，谐振电容 c r的一端连接第一电感 l1的端点2，另一端连接第二电感 l2的端点3。本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种低压非隔离型直流变换器，包括输入电源DC1、输入滤波电容C1、输出滤波电容C2、耦合电感Tr、开关管Q1和第二整流二极管D2；

2.根据权利要求1所述低压非隔离型直流变换器，其特征在于：所述耦合电感Tr两个电感L1和L2串联后的电感值大于等于5倍的谐振电感Lr。

3.根据权利要求2所述低压非隔离型直流变换器，其特征在于：还包括第三整流二极管D3以及并接于输出端且至少由两分压电容串联形成的分压支路，第三整流二极管D3的阳极连接开关管Q1的漏极，阴极连接在分压支路的一分压端。

4.根据权利要求3所述低压非隔离型直流变换器，其特征在于：所述第二电感L2的两端分别为端点3和端点4；第一电感L1的端点1与第二电感L2的端点3为同名端，或第一电感L1的端点2与第二电感L2的端点4为同名端。

5.根据权利要求4所述低压非隔离型直流变换器，其特征在于：所述第二电感L2、谐振电感Lr和谐振电容Cr依次串联，第二电感L2的端点3连接第一电感L1的端点2，端点4连接谐振电感Lr的一端。

6.根据权利要求4所述低压非隔离型直流变换器，其

7.根据权利要求4所述低压非隔离型直流变换器，其特征在于：所述谐振电容Cr、谐振电感Lr和第二电感L2依次串联，谐振电容Cr的一端连接第一电感L1的端点2，另一端连接谐振电感Lr的一端，谐振电感Lr的另一端连接第二电感L2的端点3。

8.根据权利要求4所述低压非隔离型直流变换器，其特征在于：所述第二电感L2、谐振电容Cr和谐振电感Lr依次串联，第二电感L2的端点3连接第一电感L1的端点2，端点4连接谐振电容Cr的一端。

9.根据权利要求3所述低压非隔离型直流变换器，其特征在于：所述谐振电感Lr、第二电感L2和谐振电容Cr依次串联，所述谐振电感Lr的一端连接第一电感L1的端点2，另一端连接线第二电感L2的端点3。

10.一种低压非隔离型直流变换器的控制方法，用于控制权利要求1至9任一所述的低压非隔离型直流变换器，其特征在于：该控制方法具体包括：

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【技术特征摘要】

1.一种低压非隔离型直流变换器，包括输入电源dc1、输入滤波电容c1、输出滤波电容c2、耦合电感tr、开关管q1和第二整流二极管d2；

2.根据权利要求1所述低压非隔离型直流变换器，其特征在于：所述耦合电感tr两个电感l1和l2串联后的电感值大于等于5倍的谐振电感lr。

3.根据权利要求2所述低压非隔离型直流变换器，其特征在于：还包括第三整流二极管d3以及并接于输出端且至少由两分压电容串联形成的分压支路，第三整流二极管d3的阳极连接开关管q1的漏极，阴极连接在分压支路的一分压端。

4.根据权利要求3所述低压非隔离型直流变换器，其特征在于：所述第二电感l2的两端分别为端点3和端点4；第一电感l1的端点1与第二电感l2的端点3为同名端，或第一电感l1的端点2与第二电感l2的端点4为同名端。

5.根据权利要求4所述低压非隔离型直流变换器，其特征在于：所述第二电感l2、谐振电感lr和谐振电容cr依次串联，第二电感l2的端点3连接第一电感l1的端点2，端点4连接谐振电感lr的一端。

6.根据权利要求4所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：温振霖，徐立刚，
申请(专利权)人：江苏展芯半导体技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：

全部详细技术资料下载我是这个专利的主人