【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电力电子变换器，尤其涉及一种单开关可拓展dc-dc变换器。
技术介绍
1、随着可持续能源系统的成本下降，全球范围内对减少二氧化碳排放的研究大量深入，能源转型逐渐成为人类面临的一个重大挑战。电气化在这一转变中发挥着至关重要的作用，通过利用可再生能源或电力作为主要能源，可大幅度减少对总量有限的化石燃料的需求，例如电池电动汽车(bev)和混合动力电动汽车(hev)的广泛采用，逐渐取代了汽车行业的内燃机(ice)汽车。而为了提高逆变器的输入母线电压，提高电力系统的效率，升压dc-dc变换器在电动汽车的能量转换中起着至关重要的作用，具有重要的研究意义。
2、用于车载的dc-dc变换器必须具有较宽的电压增益范围，以适应不同的电池电压水平。dc-dc变换器还需要进行适当的电磁兼容性(emc)设计，以最大限度地减少电磁干扰(emi)及其对车载设备的影响。并且，对于车辆内的低压辅助系统，稳定的直流电供应至关重要，作为高压电池系统和辅助设备之间的桥梁，dc-dc变换器还需要表现出较低的输出电压纹波。此外，为了延长器件寿命和节约能源，dc-dc变换器还需要低电压应力。减少变换器中的半导体器件数量还可以最小化损耗并提高整体转换效率。因此，开发高效可靠的dc-dc变换器对于新能源汽车，尤其是电动汽车的成功能源转型至关重要。
3、在电动汽车的设计中，通常采用升压dc-dc变换器来提高逆变器的输入母线电压，从而提高动力系统的效率。而电子设备和发动机的电压水平不同，使用dc-dc变换器可以兼顾两者。
1、针对现有的升压dc-dc变换器的主要缺陷，本专利技术提供了一种单开关可拓展dc-dc变换器，减小了开关损耗的同时具有简单的控制电路，满足不同需求的电压等级输出，同时减小器件尺寸，提高了变换器的功率密度，并通过对电感值的设计有效地降低输入电流纹波。
2、为达到上述目的，本专利技术提供的技术方案为：
3、一种单开关可拓展dc-dc变换器，所述dc-dc变换器包括开关管s、电感lin、电源vin、电容c0、电容c1,1、电容c1,2、二极管d0、二极管d1、以及电感l1；电感lin的一端与电源vin的正极和负载r相连，另一端分别与开关管s的漏极、二极管d0的阳极、以及电容c1,1的阳极连接；开关管s的源极分别与电源vin的负极、以及二极管d1的阴极相连接；电容c1,1的阴极分别与二极管d1阳极、以及电感l1连接；电容c0的阳极分别与二极管d0的阴极、以及负载r相连；电容c1,2的阴极连在电感l1和负载r上；二极管d1的阳极与电容c1,1的阴极、以及电感l1连接，阴极则与电容c0和电容c1,2的中点相连；所述dc-dc变换器还包括拓展lc2d网络，所述拓展lc2d网络的并联在电感l1的两端。
4、上述单开关可拓展dc-dc变换器中，所述dc-dc变换器包括复数个所述拓展lc2d网络，复数个所述拓展lc2d网络彼此串联。
5、上述单开关可拓展dc-dc变换器中，单个所述拓展lc2d网络包括电容c2,1、电容c2,2、二极管d2、以及电感l2；电容c2,1的阳极与电感l1一端相连接，阴极与二极管d1的阳极相连接；电容c2,2的阳极与电感l1另一端和二极管d1的阴极相连接；电感l2接在电容c2,2和二极管d2之间。
6、上述单开关可拓展dc-dc变换器中，第n个所述拓展lc2d网络包括电容cn,1、电容cn,2、二极管dn、以及电感ln；当t0≤t＜t1时，控制开关管s导通，二极管d0-dn被反向偏置，电源vin对电感lin进行充电，其电流线性上升，电容c0和电容c1,1-cn,1经开关管s向电感l1-ln和电容c1,2-cn,2放电，负载由电容c0、电容c1,2-cn,2的串联结构供电；当t1≤t＜t2时，控制开关管s断开，二极管d0-dn被正向偏置，电感lin、电感l1-ln分别向电容c1,2-cn,2供电，电容c0和电容c1,1-cn,1通过二极管d0-dn充电。
7、上述单开关可拓展dc-dc变换器中，所述dc-dc变换器在整个占空比0<d<1变化周期范围内，所有的电感的电流纹波通过电感值的设定进行控制。
8、上述单开关可拓展dc-dc变换器中，所述dc-dc变换器在整个占空比0<d<1变化周期范围内，开关管s和所有二极管具有低电压应力和电流应力。
9、上述单开关可拓展dc-dc变换器中，所述dc-dc变换器的增益范围随所述拓展lc2d网络的数量增加而提高。
10、上述单开关可拓展dc-dc变换器中，所述开关管s为mosfet、igbt或sic。
11、采用本专利技术提供的技术方案，与已有的公知技术相比，具有如下显著效果：
12、(1)本专利技术的一种单开关可拓展dc-dc变换器，dc-dc变换器的增益范围可根据拓展lc2d网络数量灵活设置，可满足多种电压等级场合。
13、(2)本专利技术的一种单开关可拓展dc-dc变换器，采用非隔离式，不会出现因变压器漏感问题造成dc-dc转化器效率降低的现象，也不会产生尖峰电压。
14、(3)本专利技术的一种单开关可拓展dc-dc变换器，因为在dc-dc变换器输入和输出端接地之间提供了恒定的电容电压，因此降低了电磁干扰问题。
15、(4)本专利技术的一种单开关可拓展dc-dc变换器，采用单开关结构，仅有两个工作模态，降低了控制难度的同时减小了开关管的损耗。
16、(5)本专利技术的一种单开关可拓展dc-dc变换器，与传统的升压dc-dc变换器相比，增加了两个电容、一个二极管、以及一个电感，并且设计了拓展lc2d网络结构。在保持了简单控制电路的同时，电压高增益也有所提高。
17、(6)本专利技术的一种单开关可拓展dc-dc变换器，其开关管和二极管的电压应力较低，均小于输出电压。同时可采用低耐压等级和低导通电阻的高性能开关器件，减小了器件尺寸，提高了dc-dc变换器效率。
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1.一种单开关可拓展DC-DC变换器，其特征在于，所述DC-DC变换器包括开关管S、电感Lin、电源Vin、电容C0、电容C1,1、电容C1,2、二极管D0、二极管D1、以及电感L1；
2.根据权利要求1所述的一种单开关可拓展DC-DC变换器，其特征在于，所述DC-DC变换器包括复数个所述拓展LC2D网络，复数个所述拓展LC2D网络彼此串联。
3.根据权利要求2所述的一种单开关可拓展DC-DC变换器，其特征在于，单个所述拓展LC2D网络包括电容C2,1、电容C2,2、二极管D2、以及电感L2；
4.根据权利要求3所述的一种单开关可拓展DC-DC变换器，其特征在于，第n个所述拓展LC2D网络包括电容Cn,1、电容Cn,2、二极管Dn、以及电感Ln；
5.根据权利要求4所述的一种单开关可拓展DC-DC变换器，其特征在于，所述DC-DC变换器在整个占空比0<d<1变化周期范围内，所有的电感的电流纹波通过电感值的设定进行控制。
6.根据权利要求5所述的一种单开关可拓展DC-DC变换器，其特征在于，所述DC-DC变换器
7.根据权利要求2所述的一种单开关可拓展DC-DC变换器，其特征在于，所述DC-DC变换器的增益范围随所述拓展LC2D网络的数量增加而提高。
8.根据权利要求1所述的一种单开关可拓展DC-DC变换器，其特征在于，所述开关管S为MOSFET、IGBT或SIC。
...【技术特征摘要】
1.一种单开关可拓展dc-dc变换器，其特征在于，所述dc-dc变换器包括开关管s、电感lin、电源vin、电容c0、电容c1,1、电容c1,2、二极管d0、二极管d1、以及电感l1；
2.根据权利要求1所述的一种单开关可拓展dc-dc变换器，其特征在于，所述dc-dc变换器包括复数个所述拓展lc2d网络，复数个所述拓展lc2d网络彼此串联。
3.根据权利要求2所述的一种单开关可拓展dc-dc变换器，其特征在于，单个所述拓展lc2d网络包括电容c2,1、电容c2,2、二极管d2、以及电感l2；
4.根据权利要求3所述的一种单开关可拓展dc-dc变换器，其特征在于，第n个所述拓展lc2d网络包括电容cn,1、电容cn,2、二极管dn、以及电感ln...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈世杰，程宇，
申请(专利权)人：苏州翌工电源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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