一種寬增益sepic變換器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種寬增益sepic變換器，主要包括一個(gè)功率開關(guān)管，三個(gè)電感，兩個(gè)中間儲能電容，一個(gè)輸出電容，三個(gè)二極管。本發(fā)明工作時(shí)利用電感-電容-二極管網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)在特性，功率開關(guān)管關(guān)斷時(shí)，第二電感給第一中間儲能電容充電，第一電感放電，當(dāng)功率開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)，第一中間儲能電容和輸入電源同時(shí)給第一電感充電，從而升高輸出電壓，結(jié)合傳統(tǒng)sepic變換器的特性實(shí)現(xiàn)變換器輸出電壓增益的拓展。
【專利說明】—種寬增益sepic變換器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電力電子變換器【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種寬增益sepic變換器。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著生活和工業(yè)的發(fā)展，對電力電子變換器的要求越來越高，同時(shí)具有升壓和降壓功能的sepic變換器在越來越多的工業(yè)領(lǐng)域得到了不同程度的應(yīng)用。但是傳統(tǒng)的sepic變換器受其固有特性的限制，輸出電壓的變化范圍較小，輸出電壓通常只能為輸入電壓的O?9倍。在低電壓輸入高電壓輸出的場合,如分布式能源并網(wǎng)系統(tǒng)和燃料電池系統(tǒng),傳統(tǒng)sepic變換器變得不再適用。為了擴(kuò)大傳統(tǒng)s印ic變換器的適用范圍，有必要通過技術(shù)改進(jìn)拓展其輸出電壓增益。通過級聯(lián)的方法可以實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)但是會帶來開關(guān)管數(shù)量增加、系統(tǒng)穩(wěn)定性降低和效率下降等不足。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種寬增益s印ic變換器。
[0004]本發(fā)明通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0005]—種寬增益sepic變換器,主要包括輸入電源、功率開關(guān)管、第一電感、第二電感、第三電感、第一中間儲能電容、第二中間儲能電容、輸出電容、第一二極管、第二二極管、第
三二極管和負(fù)載。
[0006]所述第一二極管的陽極分別與第一電感的一端、輸入電源的正極連接；
[0007]所述第一二極管的陰極分別與第二二極管的陰極、第二電感的一端連接；
[0008]所述第二二極管的陽極分別與第一電感的另一端、第一中間儲能電容的一端連接;
[0009]所述功率開關(guān)管的漏極分別與第二電感的另一端、第一中間儲能電容的另一端、第二中間儲能電容的一端連接；
[0010]所述第二中間儲能電容的另一端分別與第三電感的另一端、第三二極管的陽極連接;
[0011]所述第三二極管的陰極分別與輸出電容的一端、負(fù)載的一端連接；
[0012]所述功率開關(guān)管的源極、第三電感的另一端、輸出電容的另一端和負(fù)載的另一端均與輸入電源的負(fù)極連接。
[0013]所述第一二極管、第二二極管、第三二極管為快恢復(fù)二極管。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0015]本發(fā)明無需額外的功率開關(guān)管，結(jié)構(gòu)簡單，控制方便；本發(fā)明工作時(shí)利用電感-電容-二極管網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)在特性，功率開關(guān)管關(guān)斷時(shí)，第二電感給第一中間儲能電容充電，第一電感放電，當(dāng)功率開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)，第一中間儲能電容和輸入電源同時(shí)給第一電感充電，從而升高輸出電壓，結(jié)合傳統(tǒng)sepic變換器的特性實(shí)現(xiàn)變換器輸出電壓增益的拓展?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0016]圖1是本發(fā)明所述的一種寬增益sepic變換器的實(shí)施例的電路圖；
[0017]圖2a和圖2b分別是圖1所示電路圖在一個(gè)開關(guān)周期內(nèi)的主要工作模態(tài)圖。其中圖2a是工作模態(tài)I的電路圖，圖2b是工作模態(tài)2的電路圖。圖中實(shí)線表示變換器中有電流流過的部分，虛線表示變換器中沒有電流流過的部分；
[0018]圖3是本發(fā)明所述變換器與傳統(tǒng)wpic變換器的增益對比曲線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合實(shí)施例及附圖，對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。
[0020]實(shí)施例
[0021]如圖1所示，一種寬增益sepic變換器，主要包括輸入電源Vg、功率開關(guān)管S、第一電感L1、第二電感L2、第三電感L3、第一中間儲能電容C1、第二中間儲能電容C2、輸出電容C3、
第一二極管D1、第二二極管D2、第三二極管D3和負(fù)載R。
[0022]所述第一二極管D1的陽極分別與第一電感L1的一端、輸入電源Vg的正極連接；
[0023]所述第一二極管D1的陰極分別與第二二極管D2的陰極、第二電感L2的一端連接；
[0024]所述第二二極管D2的陽極分別與第一電感L1的另一端、第一中間儲能電容C1的
一端連接；
[0025]所述功率開關(guān)管S的漏極分別與第二電感L2的另一端、第一中間儲能電容C1的另一端、第二中間儲能電容C2的一端連接；
[0026]所述第二中間儲能電容(:2的另一端分別與第三電感L3的另一端、第三二極管D3的陽極連接；
[0027]所述第三二極管D3的陰極分別與輸出電容C3的一端、負(fù)載R的一端連接；
[0028]所述功率開關(guān)管S的源極、第三電感L3的另一端、輸出電容C3的另一端和負(fù)載R的另一端均與輸入電源Vg的負(fù)極連接。
[0029]如圖2a和圖2b所示，一種寬增益s印ic變換器在一個(gè)開關(guān)周期內(nèi)主要有2個(gè)工作模態(tài)，分別描述如下:
[0030]工作模態(tài)1:
[0031]如圖2a所示，功率開關(guān)管S開通，第一二極管D1導(dǎo)通，第二二極管D2和第三二極管D3截止。輸入電源Vg和第一中間儲能電容C1共同給第一電感L1充電，同時(shí)輸入電源Vg單獨(dú)給第二電感L2充電，第一電感L1和第二電感L2儲能，第一中間儲能電容C1釋放能量。第二中間儲能電容C2通過開關(guān)管S給第三電感L3充電，第三電感L3儲能。輸出電容C3給負(fù)載R提供能量。
[0032]此工作模態(tài)下，相關(guān)電氣參數(shù)關(guān)系式為:
[0033]Vli = Vg+Vcl (I)
[0034]VL2 = Vg (2)
[0035]VL3 = Vc2 (3)
[0036]其中，Vg表不輸入電源電壓，Vli表不第一電感L1在此工作模態(tài)下的兩端電壓，Vl2表示第二電感L2在此工作模態(tài)下的兩端電壓，Vl3表示第三電感L3在此工作模態(tài)下的兩端電壓，Vci表示第一中間儲能電容C1兩端電壓，Vc2表示第二中間儲能電容C2兩端電壓。
[0037]工作模態(tài)2:
[0038]如圖2b所示，功率開關(guān)管S關(guān)斷，第二二極管D2和第三二極管D3導(dǎo)通，第一二極管D1截止。第二電感L2經(jīng)第二二極管D2向電容C1釋放能量，第一中間儲能電容C1儲能，第一電感L1經(jīng)第三二極管D3釋放能量，第二中間儲能電容C2儲能。同時(shí)，第三電感L3經(jīng)第三二極管D3續(xù)流，向負(fù)載R釋放能量。
[0039]此工作模態(tài)下，相關(guān)電氣參數(shù)關(guān)系式為:
[0040]N' L1 = V0+VC2-Vcl-Vg (4)
[0041]V' L2 = Vci (5)
[0042]N' L3 = V0 (6) [0043]其中，V' u表示第一電感L1在此工作模態(tài)下的兩端電壓，V' u表示第二電感L2在此工作模態(tài)下的兩端電壓，V' L3表示第三電感L3在此工作模態(tài)下的兩端電壓，V0表示輸出電壓。
[0044]變換器穩(wěn)定工作時(shí)電壓增益分析:
[0045]設(shè)開關(guān)管工作的開關(guān)周期為Ts，占空比為D，即工作模態(tài)I持續(xù)時(shí)間為DTs，工作模態(tài)2持續(xù)時(shí)間為(1-D)TS。根據(jù)電感伏秒平衡特性，可得:
[0046]VliDTs = N' L1 (1_D)TS (7)
[0047]Vl2DTs = N' L2 (1-D)Ts (8)
[0048]Vl3DTs = Y1 L3(1-D)TS (9)
[0049]聯(lián)立式(I)~式(9)可得:
[0050]
【權(quán)利要求】
1.一種寬增益sepic變換器，其特征在于，主要包括輸入電源(Vg)、功率開關(guān)管(S)、第一電感(U)、第二電感(l2)、第三電感(l3)、第一中間儲能電容(C1X第二中間儲能電容(c2)、輸出電容(C3)、第一二極管(D1X第二二極管(D2)、第三二極管(D3)和負(fù)載(R)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種寬增益sepic變換器，其特征在于: 所述第一二極管(D1)的陽極分別與第一電感(L1)的一端、輸入電源(Vg)的正極連接； 所述第一二極管(D1)的陰極分別與第二二極管(D2)的陰極、第二電感(L2)的一端連接; 所述第二二極管(D2)的陽極分別與第一電感(L1)的另一端、第一中間儲能電容(C1)的一端連接； 所述功率開關(guān)管(S)的漏極分別與第二電感(L2)的另一端、第一中間儲能電容(C1)的另一端、第二中間儲能電容(C2)的一端連接； 所述第二中間儲能電容(C2)的另一端分別與第三電感(L3)的另一端、第三二極管(D3)的陽極連接； 所述第三二極管(D3)的陰極分別與輸出電容(C3)的一端、負(fù)載(R)的一端連接； 所述功率開關(guān)管(S)的源極、第三電感(L3)的另一端、輸出電容(C3)的另一端和負(fù)載(R)的另一端均與輸入電源(Vg)的負(fù)極連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種寬增益sepic變換器，其特征在于所述第一二極管(D1X第二二極管(D2)、第三二極管(D3)為快恢復(fù)二極管。
【文檔編號】H02M3/07GK103490620SQ201310423167
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年9月16日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月16日
【發(fā)明者】張波, 張能, 黃子田, 丘東元, 肖文勛 申請人:華南理工大學(xué)