一种多输入高增益升压变换器制造技术

一种多输入高增益升压变换器，它具有多个输入端，可以连接多个光伏电池模块，每一路光伏电池模块的输入电流均可控，这样不仅可以满足不同模块分别均工作于最大功率输出，并且节约了大量的元器件，降低了成本。该变换器允许多个光伏电池模块向其供电，且可以通过控制，使得每一路光伏电池均可以独立的工作于自身的最佳工作状态。每一个变换器根据应用场合不同，可以设计出不同的数量的输入端口，且每一路输入的电流和输出电压均可控。与现有的高增益升压变换器相比，本发明专利技术电路拓扑简单，不存在耦合电感（EMI小），并且降低了开关器件电压应力，这样变换器整体工作效率得到了提高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种直流-直流变换器，具体设计一种光伏发电并网系统中应用的具有多输入和高升压能力的变换器。
技术介绍
光伏发电系统通常由多个光伏电池模块组成，为了提高太阳能发电电池的工作效率，一般要求这些光伏电池模块都要尽可能的工作于最大功率输出状态。通常这就需要多个直流-直流变换器；每个变换器工作于光伏电池模块和并网逆变器所需的直流母线之间。同时，光伏电池模块是由数个小的光伏电池串并联组成，而受限于各个电池之间的相互影响，光伏电池不能串并联过多，这样就间接导致了光伏电池模块的端电压相对较低。而并网逆变器所需的直流母线电压又相对较高。所以研究实现具有多路输入能力的高增益升压直流-直流变换器对光伏并网发电系统的发展具有重要意义。传统BOOST变换器在高升压的工作场合已经不能胜任，并且其开关电压应力也较高。实现变换器高增益升压的方法通常有三种。第一种借助于变压器，在原有的直流-直流变换器中间加入一个高频的变压器，通过改变变压器变比实现高增益升压的目的。但此时， 电能的转化过程实际上由原来的直流-直流，变为直流-交流-交流-直流，整个系统的能量转换效率降低了。第二种是利用开关电容的方法实现高增益升压，但此种方案所需器件过多，因而也不常用。第三种是利用耦合电感来实现高增益升压，但耦合电感的使用，同样会引起开关器件电压应力过高，并且会带来电磁干扰等影响，导致变换器工作损耗较大。现有的多输入变换器通常是在原有基本变换器的基础上，基于网络端口进行改进。虽然具有多输入能力，但难以实现高增益。
技术实现思路
针对现有技术存在的上述不足，本专利技术的目的是要解决现在光伏发电并网系统中，光伏电池模块后级变换器结构复杂，且个数多(每个电池模块后都需要一个变换器)，导致成本高、工作效率低等问题；而提供一种不仅具有高增益升压能力、开关器件电压应力低，同时还具备多路输入能力的直流-直流变换器。为了解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案一种具有多路输入能力的高增益升压变换器，其特征在于，所述多路输入高增益升压变换器中包含η个功率开关Si、S2、S3…Sn，η个二极管D1、 D2、D3—Dn, η 个电感 Li、L2、L3··. Ln, η_1 个电容 Cl、C2··. Cn-I ；其中，第一电感Ll的输入端接第一个光伏电池模块的正极，输出端接第一电容Cl的一端， 第一电容Cl的另一端接第一二极管Dl的阳极，第一二极管Dl的阴极接变换器输出端的正极；在第一电感Ll和第一电容Cl的结点和变换器的负极之间接第一功率开关Si，第一功率开关Sl源极接变换器的负极，第一功率开关Sl漏极与所述结点相连；第二电感L2的输入端接第二个光伏电池模块的正极，输出端接第二电容C2的一端，第二电容C2的另一端接第二二极管D2的阳极；在第一电容Cl和第一二极管Dl的结点接第二二极管D2的阴极；在第二电感L2和第二电容C2的结点和变换器的负极之间接第二功率开关S2，第二功率开关S2源极接变换器的负极，第二功率开关S2漏极与所述结点相连；以此类推，一直到第n-1电感Ln-I的输入端接第n_l个光伏电池模块的正极，输出端接第n-1电容Cn-I的一端，第n-1电容Cn-I的另一端接第n_l 二极管Dn-I的阳极；在第 n-2电容Cl和第n-2 二极管Dl的结点接第n_l 二极管Dn-I的阴极；在第n_l电感Ln-I 和第n-i电容C1^1的结点和变换器的负极之间接第n-1功率开关Sn_l，第n_l功率开关 Sn-I源极接变换器的负极，第n-1功率开关Sn-I漏极与所述结点相连；第η电感Ln的输入端接第η个光伏电池模块的正极，输出端接第η 二极管Dn的阳极； 在第n-1电容Cn-I和第n-1 二极管Dn-I的结点接第η 二极管Dn的阴极；在第η电感Ln 和第η 二极管Dn的结点和变换器的负极之间接第η功率开关Sn，第η功率开关Sn源极接变换器的负极，第η功率开关Sn漏极与所述结点相连；各功率开关的栅极分别接各自的控制器。各个功率开关的输入端所接光伏电池的阳极是经滤波后得到的直流电。相比现有技术，本专利技术具有如下有益效果1、该变换器允许多个光伏电池模块向其供电，且可以通过控制，使得每一路光伏电池均可以独立的工作于自身的最佳工作状态(等效于每一个电池模块后接一个独立的变换器)。该变换器同时还具有高增益升压能力，可以完成光伏电池到并网逆变器所需直流母线之间的直流-直流高增益升压任务。2、每一个变换器根据应用场合不同，可以设计出不同的数量的输入端口，且每一路输入的电流和输出电压均可控。与传统的多个变换器接入相比，成本得到了较大的降低。3、与现有的高增益升压变换器相比，本专利技术电路拓扑简单，不存在耦合电感(EMI 小)，并且降低了开关器件电压应力，这样变换器整体工作效率得到了提高。附图说明图1是本专利技术实施方式的电路原理图。具体实施例方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细说明。实施例1 如图1所示，一种具有多路输入和高增益升压能力的光伏电池升压变换器，由光伏电池模块和DC/DC升压电路组成；所述的高增益升压电路由具有高升压比的3路输入电流均可控的变换器构成；该变换器3个输入端分别连接经过滤波电路的光伏电池模块，输出电压可控的高压直流电。每一路的输入电流均可控；所述多路输入高增益升压电路中包含3个功率开关S1、S2、S3，3个二极管D1、D2、D3，3个电感L1、L2、L3，2个电容C1、C2 ； 第一电感Ll的输入端接第一个光伏电池模块的正极，输出端接第一电容Cl的一端，第一电容Cl的另一端接第一二极管Dl的阳极，第一二极管Dl的阴极接变换器输出端的正极；在第一电感Ll和第一电容Cl的结点和变换器的负极之间接第一功率开关Si，第一功率开关Sl源极接变换器的负极，第一功率开关Sl漏极与所述结点相连；第二电感L2的输入端接第二个光伏电池模块的正极，输出端接第二电容C2的一端，第二电容C2的另一端接第二二极管D2的阳极；在第一电容Cl和第一二极管Dl的结点接第二二极管D2的阴极；在第二电感L2和第二电容C2的结点和变换器的负极之间接第二功率开关S2，第二功率开关S2源极接变换器的负极，第二功率开关S2漏极与所述结点相连；第三电感L3的输入端接第三个光伏电池模块的正极，输出端接第三二极管D3的阳极； 在第二电容C2和第二二极管D2的结点接第三二极管D3的阴极；在第三电感L3和第三二极管D3的结点和变换器的负极之间接第三功率开关S3，第三功率开关S3源极接变换器的负极，第三功率开关S3漏极与所述结点相连。根据功率开关状态的不同，可以将电路分为4种工作状态(1)控制器控制第一功率开关Sl关断，第二功率开关S2和第三功率开关S3导通，此时光伏电池模块一经过滤波电路，通过第一电感Ll、第一电容Cl和第一二极管Dl向高压直流母线供电；此时第二功率开关S2和第三功率开关S3均都开通，光伏电池模块二和光伏电池模块三经过各自的滤波电路，通过第二功率开关S2和第三功率开关S3分别向第二电感L2 和第三电感L3充电；第二二极管D2和第三二极管D3均关断。(2)控制器控制第二功率开关S2关断，第一功率开关Sl和第三功率开关S3导通， 此时光伏电池模块二经过滤波电路，通过第二电感L2、第二电容C2和第本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种多输入高增益升压变换器，其特征在于，包含ｎ个功率开关Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３…Ｓｎ，ｎ个二极管Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３…Ｄｎ，ｎ个电感Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３…Ｌｎ，ｎ－１个电容Ｃ１、Ｃ２…Ｃｎ－１；其中，第一电感Ｌ１的输入端接第一个光伏电池模块的正极，输出端接第一电容Ｃ１的一端，第一电容Ｃ１的另一端接第一二极管Ｄ１的阳极，第一二极管Ｄ１的阴极接变换器输出端的正极；在第一电感Ｌ１和第一电容Ｃ１的结点和变换器的负极之间接第一功率开关Ｓ１，第一功率开关Ｓ１源极接变换器的负极，第一功率开关Ｓ１漏极与所述结点相连；第二电感Ｌ２的输入端接第二个光伏电池模块的正极，输出端接第二电容Ｃ２的一端，第二电容Ｃ２的另一端接第二二极管Ｄ２的阳极；在第一电容Ｃ１和第一二极管Ｄ１的结点接第二二极管Ｄ２的阴极；在第二电感Ｌ２和第二电容Ｃ２的结点和变换器的负极之间接第二功率开关Ｓ２，第二功率开关Ｓ２源极接变换器的负极，第二功率开关Ｓ２漏极与所述结点相连；以此类推，一直到，第ｎ－１电感Ｌｎ－１的输入端接第ｎ－１个光伏电池模块的正极，输出端接第ｎ－１电容Ｃｎ－１的一端，第ｎ－１电容Ｃｎ－１的另一端接第ｎ－１二极管Ｄｎ－１的阳极；在第ｎ－２电容Ｃ１和第ｎ－２二极管Ｄ１的结点接第ｎ－１二极管Ｄｎ－１的阴极；在第ｎ－１电感Ｌｎ－１和第ｎ－１电容Ｃｎ－１的结点和变换器的负极之间接第ｎ－１功率开关Ｓｎ－１，第ｎ－１功率开关Ｓｎ－１源极接变换器的负极，第ｎ－１功率开关Ｓｎ－１漏极与所述结点相连；第ｎ电感Ｌｎ的输入端接第ｎ个光伏电池模块的正极，输出端接第ｎ二极管Ｄｎ的阳极；在第ｎ－１电容Ｃｎ－１和第ｎ－１二极管Ｄｎ－１的结点接第ｎ二极管Ｄｎ的阴极；在第ｎ电感Ｌｎ和第ｎ二极管Ｄｎ的结点和变换器的负极之间接第ｎ功率开关Ｓｎ，第ｎ功率开关Ｓｎ源极接变换器的负极，第ｎ功率开关Ｓｎ漏极与所述结点相连；各功率开关的栅极分别接各自的控制器；各个功率开关的输入端所接光伏电池的阳极是经滤波后得到的直流电。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：罗全明，邾玢鑫，卢伟国，周雒维，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：85