專(zhuān)利名稱(chēng)：L型升壓變換器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種升壓變換器的電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，特別涉及一種采用單電感的DC-DC型升壓 變換器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
在傳統(tǒng)的DC-DC升壓電路中，當(dāng)升壓倍數(shù)比較高時(shí)，常采用變壓器結(jié)構(gòu)的變換器，或多 級(jí)升壓的結(jié)構(gòu)。由于升壓倍數(shù)較高，控制精度難以得到保證，同時(shí)系統(tǒng)串聯(lián)結(jié)構(gòu)導(dǎo)致了系統(tǒng) 可靠性低及穩(wěn)定性等不足。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是解決升壓倍數(shù)較高時(shí)的控制精度，提出了一種采用多個(gè) 輸出電容串聯(lián)，并對(duì)各個(gè)輸出級(jí)聯(lián)電容分別進(jìn)行升壓控制的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)高性能的升壓變 換。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下
一種L型升壓變換器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，通過(guò)k個(gè)開(kāi)關(guān)器件串聯(lián)構(gòu)成L型變換器的橫軸；通過(guò) k個(gè)電容串聯(lián)構(gòu)成L型變換器的縱軸；橫軸最左端的開(kāi)關(guān)通過(guò)電感與直流輸入電源的高電位 端相連，直流輸入電源的低電位端與橫軸各個(gè)節(jié)點(diǎn)由開(kāi)關(guān)支路相連；橫軸相鄰兩個(gè)可控開(kāi)關(guān) 間的節(jié)點(diǎn)和縱軸上相鄰兩個(gè)電容間的節(jié)點(diǎn)，由單向開(kāi)關(guān)支路連接；通過(guò)擴(kuò)展L型結(jié)構(gòu)的橫、
縱軸以及單向整流支路、單向可控開(kāi)關(guān)支路，能拓展變換器，k為大于或等于l的正整數(shù)。
本發(fā)明的有益效果
與傳統(tǒng)的DC-DC升壓變換器相比較，本發(fā)明所公開(kāi)的L型升壓變換器采用單電感的結(jié)構(gòu)， 對(duì)各個(gè)串聯(lián)輸出側(cè)的電容進(jìn)行獨(dú)立充電，在較高升壓倍數(shù)的情況下，有較高的控制精度；同 時(shí)，也克服了多級(jí)串聯(lián)系統(tǒng)的穩(wěn)定性及可靠性不足等問(wèn)題。
圖1為本發(fā)明提出的L型升壓變換器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖。 圖2 (a)為可控開(kāi)關(guān)的M0SFET等效示例圖。 圖2 (b)為可控開(kāi)關(guān)的IGBT等效示例圖。
具體實(shí)施例方式
結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明
圖1為L(zhǎng)型升壓變換器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖。通過(guò)可控開(kāi)關(guān)S,p S2I……^,共k個(gè)器件串聯(lián)構(gòu) 成L型變換器的橫軸；通過(guò)電容C,、 C2……Ck共k個(gè)電容串聯(lián)構(gòu)成L型變換器的縱軸；開(kāi) 關(guān)Sw的一端經(jīng)電感^與電源正極相連，電源的負(fù)極與橫軸各個(gè)節(jié)點(diǎn)之間均有由可控開(kāi)關(guān)513、 S23……&3構(gòu)成的支路；電容C,與C(i+,) (i=l，2……k-l，下同)之間的節(jié)點(diǎn)和橫軸上開(kāi)關(guān)、 與S(i+,),的節(jié)點(diǎn)之間是由可控開(kāi)關(guān)S,2、 &2……&2構(gòu)成的支路，電容Ck的一端通過(guò)二極管與
Sw和電感^的節(jié)點(diǎn)相連，且二極管的陰極端接電容Ck; k為正整數(shù)，且k^l;通過(guò)擴(kuò)展L
型結(jié)構(gòu)的橫、縱軸以及開(kāi)關(guān)支路，可以拓展變換器。負(fù)載R^表示系統(tǒng)的負(fù)載，有多種構(gòu)成形
式及性質(zhì)。
可控開(kāi)關(guān)&。 &2、 &3、電容Ck構(gòu)成L型升壓變換器的擴(kuò)展單元組，按上述的連接方
式擴(kuò)展電路時(shí)，將增加變換器的級(jí)數(shù)。
縱軸上的電容C,、 C2……Ck是輸出電容，電容支路釆用串聯(lián)式同時(shí)放電方式，獨(dú)立分
時(shí)充電方式。放電狀態(tài)與傳統(tǒng)的升壓變換器一樣，在此不做贅述，以下對(duì)各個(gè)電源的分時(shí)充 電進(jìn)行簡(jiǎn)述描述。
各個(gè)電容的充電過(guò)程可分為電感儲(chǔ)能的階段、電感向電容進(jìn)行能量轉(zhuǎn)移的階段，以圖1 中所示的電容C; (n=l， 2……k)為例，其儲(chǔ)能及能量轉(zhuǎn)移過(guò)程中，開(kāi)關(guān)A,C/、w)處于斷開(kāi)
狀態(tài)，開(kāi)關(guān)^C/〉w)、 S("_1)2、 5^處于開(kāi)通狀態(tài)，通過(guò)&,的開(kāi)關(guān)狀態(tài)切換進(jìn)行工作，詳細(xì) 過(guò)程如下。
電感儲(chǔ)能階段當(dāng)可控開(kāi)關(guān)&,導(dǎo)通時(shí)，使得可控開(kāi)關(guān)&,、 ,),……Snl、 &2處于導(dǎo)通 狀態(tài)，此時(shí)，電源V、電感i^、可控開(kāi)關(guān)&,、……Snl、 S 2、 5 3構(gòu)成回路，直流輸入
電源對(duì)電感進(jìn)行儲(chǔ)能，電感上的電流不斷增加。
能量向電容轉(zhuǎn)移階段可控開(kāi)關(guān)&,狀態(tài)切換成截止，此時(shí)電源V、電感￡,、可控開(kāi)關(guān)&，
的反聯(lián)聯(lián)二極管、電容C"、可控開(kāi)關(guān)5("_1)2、 5 3構(gòu)成回路，此時(shí)直流輸入電源及電感的能量
向電容c;轉(zhuǎn)移。
圖2(a)為可控開(kāi)關(guān)的M0SFET等效示例圖。圖2(b)為可控開(kāi)關(guān)的IGBT等效示例圖。拓?fù)?中的開(kāi)關(guān)能選多種可控開(kāi)關(guān)或開(kāi)關(guān)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，此處僅給出兩種示例。
權(quán)利要求
1.一種L型升壓變換器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，其特征在于通過(guò)可控開(kāi)關(guān)(S11、S21……Sk1)共k個(gè)器件串聯(lián)構(gòu)成L型變換器的橫軸；通過(guò)電容(C1、C2……Ck)共k個(gè)電容串聯(lián)構(gòu)成L型變換器的縱軸；可控開(kāi)關(guān)(Sk1)的一端經(jīng)電感(LA)與電源正極相連，電源的負(fù)極與橫軸各個(gè)節(jié)點(diǎn)之間均有由可控開(kāi)關(guān)(S13、S23……Sk3)構(gòu)成的支路；電容(Ci)與(C(i+1))，i＝1，2……k-1，之間的節(jié)點(diǎn)和橫軸上可控開(kāi)關(guān)(Si1)與(S(i+1)1)的節(jié)點(diǎn)之間是由可控開(kāi)關(guān)(S12、S22……Sk2)構(gòu)成的支路，電容(Ck)的一端通過(guò)二極管與可控開(kāi)關(guān)(Sk1)和電感(LA)的節(jié)點(diǎn)相連，且二極管的陰極端接電容(Ck)；k為正整數(shù)，且k≥1；通過(guò)擴(kuò)展T型結(jié)構(gòu)的橫、縱軸以及開(kāi)關(guān)支路，拓展變換器。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的L型升壓變換器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，其特征在于可控開(kāi)關(guān)(&,)、 (&2)、 (&3)、電容(Ck)構(gòu)成L型升壓變換器的擴(kuò)展單元組，按上述的連接方式擴(kuò)展電路時(shí)，將增加變換器的級(jí)數(shù)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的L型升壓變換器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，其特征在于可控開(kāi)關(guān)的選擇包 括IGBT， MOSFET電力電子器件。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了L型升壓變換器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，其特征在于通過(guò)可控開(kāi)關(guān)(S<sub>11</sub>、S<sub>21</sub>……S<sub>k1</sub>)共k個(gè)器件串聯(lián)構(gòu)成L型變換器的橫軸；通過(guò)電容(C<sub>1</sub>、C<sub>2</sub>……C<sub>k</sub>)共k個(gè)電容串聯(lián)構(gòu)成L型變換器的縱軸；可控開(kāi)關(guān)(S<sub>k1</sub>)的一端經(jīng)電感(L<sub>A</sub>)與電源正極相連，電源的負(fù)極與橫軸各個(gè)節(jié)點(diǎn)之間均有由可控開(kāi)關(guān)(S<sub>13</sub>、S<sub>23</sub>……S<sub>k3</sub>)構(gòu)成的支路；電容(C<sub>i</sub>)與(C<sub>(i+1)</sub>)(i＝1，2……k-1，下同)之間的節(jié)點(diǎn)和橫軸上可控開(kāi)關(guān)(S<sub>i1</sub>)與(S<sub>(i+1)1</sub>)的節(jié)點(diǎn)之間是由可控開(kāi)關(guān)(S<sub>12</sub>、S<sub>22</sub>……S<sub>k2</sub>)構(gòu)成的支路，電容(C<sub>k</sub>)的一端通過(guò)二極管與可控開(kāi)關(guān)(S<sub>k1</sub>)和電感(L<sub>A</sub>)的節(jié)點(diǎn)相連，且二極管的陰極端接電容(C<sub>k</sub>)；k為正整數(shù)，且k≥1；通過(guò)擴(kuò)展T型結(jié)構(gòu)的橫、縱軸以及開(kāi)關(guān)支路，拓展變換器。
文檔編號(hào)H02M3/07GK101355301SQ20081022228
公開(kāi)日2009年1月28日 申請(qǐng)日期2008年9月16日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月16日
發(fā)明者湖 孫, 張立偉, 楊中平, 飛 林, 游小杰, 王琛琛, 賀明智, 鄭瓊林, 郝瑞祥, 黃先進(jìn) 申請(qǐng)人:北京交通大學(xué)