一種準z源直流-直流升壓變換器電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種準Z源直流-直流升壓變換器電路，包括電壓源，由第一電感、第二電感、第一電容、第二電容和二極管構成的準Z源阻抗網絡，MOS管，第三電感，輸出電容和負載。本發(fā)明所述的準Z源直流-直流升壓變換器電路，以電壓源，準Z源阻抗網絡和MOS管依次串聯(lián)構成升壓電路；以第三電感，輸出電容和負載構成輸出電路。整個電路結構簡單，只有一個MOS管，輸入輸出共地，具有較高的輸出電壓增益，且準Z源阻抗網絡電容電壓應力低，電路不存在啟動沖擊問題，MOS管開通瞬間，輸出電容不會對MOS管造成瞬時電流沖擊。
【專利說明】一種準Z源直流-直流升壓變換器電路
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及電力電子電路【技術領域】，具體涉及一種準Z源直流-直流升壓變換器電路。
【背景技術】
[0002]在燃料電池發(fā)電、光伏發(fā)電中，由于單個太陽能電池或者單個燃料電池提供的直流電壓較低，無法滿足現(xiàn)有用電設備的用電需求，也不能滿足并網電壓的需求，往往需要將多個電池串聯(lián)起來達到所需的電壓。這種方法一方面大大降低了整個系統(tǒng)的可靠性，另一方面還需解決串聯(lián)均壓問題。為此，需要能夠把低電壓轉換為高電壓的高增益DC-DC變換器。近幾年提出的準Z源DC-DC變換器是一種高增益DC-DC變換器，但該電路輸入與輸出不共地，因而不利于控制電路設計，且具有較高的準Z源阻抗網絡電容電壓應力，電路啟動時也存在比較大啟動沖擊電流和電壓，限制了該電路在實際中的應用。
【發(fā)明內容】
[0003]本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術的不足，提供一種準Z源直流-直流升壓變換器電路。
[0004]一種準Z源直流-直流升壓變換器電路，包括電壓源、準Z源阻抗網絡、MOS管、第三電感、輸出電容和負載。所述準Z源阻抗網絡由第一電感、第二電感、第一電容、第二電容和二極管構成；所述電壓源、準Z源阻抗網絡和MOS管依次串聯(lián)構成升壓電路；第三電感、輸出電容和負載構成輸出電路。
[0005]進一步地，上述準Z源直流-直流升壓變換器電路的具體連接方式為:所述電壓源的正極分別與第一電感的一端和第一電容的負極連接；所述二極管的陽極分別與第一電感的另一端和第二電容的負極連接；所述二極管的陰極分別與第一電容的正極和第二電感的一端連接；所述MOS管的漏極分別與第二電容的正極、第二電感的另一端和第三電感的一端連接；所述第三電感的另一端分別與輸出電容的正極和負載的一端連接；所述電壓源的負極分別與輸出電容的負極、負載的另一端和MOS管的源極連接。
[0006]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明電路具有如下優(yōu)點和技術效果:電壓增益較高，輸入輸出共地，準Z源阻抗網絡的電容電壓應力低，對啟動沖擊電流和電壓具有很好的抑制作用，且MOS管開通瞬間,輸出電容不會對MOS管造成瞬時電流沖擊。本發(fā)明電路適用于輸入電壓變化寬的場合，如燃料電池發(fā)電和光伏發(fā)電等新能源發(fā)電【技術領域】。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0007]圖1是本發(fā)明【具體實施方式】中的一種準Z源直流-直流升壓變換器電路。
[0008]圖2a、圖2b分別是圖1所示一種準Z源直流-直流升壓變換器電路在其MOS管S導通和關斷時從電壓關系角度得到的等效電路圖，圖中實線表示變換器中有電流流過的部分，虛線表示變換器中無電流流過的部分。[0009]圖3a為本發(fā)明電路的增益曲線與基本升壓電路的增益曲線的比較圖，圖中實線表示本發(fā)明電路的增益曲線，虛線表示基本升壓電路的增益曲線；
[0010]圖3b為圖3a中本發(fā)明電路的增益曲線與基本升壓電路的增益曲線在占空比d小于0.4內的比較圖。
[0011]圖4為本發(fā)明電路的工作波形圖。
【具體實施方式】
[0012]以下結合附圖對本發(fā)明的具體實施作進一步描述。
[0013]參考圖1，本發(fā)明所述的一種準Z源直流-直流升壓變換器電路，其包括電壓源Vi,由第一電感L1、第二電感L2、第一電容C1、第二電容C2和二極管D構成的準Z源阻抗網絡(如圖1中虛線框所示)，M0S管S，第三電感L3，輸出電容C。和負載本發(fā)明所述一種準Z源直流-直流升壓變換器電路，所述電壓源Vi,準Z源阻抗網絡和MOS管S依次串聯(lián)構成升壓電路；所述第三電感L3,輸出電容C。和負載&構成輸出電路。MOS管S導通時，所述電壓源Vi與第一電容C1串聯(lián)對第二電感L2充電儲能；電壓源Vi與第二電容C2串聯(lián)對第一電感L1充電儲能；同時，電壓源Vi與第一電容C1、第二電容C2、第三電感L3 —起給輸出電容C。和負載&供電；M0S管S關斷時，所述電壓源Vi與第一電感L1、第二電感L2 —起對第三電感L3、輸出電容C。和負載&供電。整個電路結構簡單，只有一個MOS管，輸入與輸出共地，具有較高的輸出電壓增益，準Z源阻抗網絡中的電容電壓應力低，電路不存在啟動沖擊問題，且MOS管開通瞬間，輸出電容不會對MOS管造成瞬時電流沖擊。
[0014]本發(fā)明電路的具體連接如下:所述電壓源Vi的正極分別與第一電感L1的一端和第一電容C1的負極連接；所述二極管D的陽極分別與第一電感L1的另一端和第二電容C2的負極連接；所述二極管D的陰極分別與第一電容C1的正極和第二電感L2的一端連接；所述MOS管S的漏極分別與第二電容C2的正極、第二電感L2的另一端和第三電感L3的一端連接；所述第三電感L3的另一端分別與輸出電容C。的正極和負載&的一端連接；所述電壓源\的負極分別與輸出電容C。的負極、負載&的另一端和MOS管S的源極連接。
[0015]圖2a、圖2b給出了本發(fā)明電路的工作過程圖。圖2a、圖2b分別是MOS管S導通和關斷時從電壓關系角度得到的等效電路圖。
[0016]本發(fā)明的工作過程如下:
[0017]階段1，如圖2a:M0S管S導通，此時二極管D處于關斷狀態(tài)。電路形成了三個回路，分別是:電壓源Vi與第二電容C2 —起對第一電感L1進行充電儲能，形成回路；電壓源Vi與第一電容C1 一起對第二電感L2進行充電儲能,形成回路；電壓源Vi與第一電容C1、第二電容C2、第三電感L3 —起對輸出電容C。和負載&供電，形成回路。
[0018]階段2，如圖2b:M0S管S關斷，此時二極管D導通，電路形成了三個回路，分別是:電壓源Vi與第一電感L1、第二電感L2 —起對第三電感L3、輸出電容C。和負載&供電，形成回路；第一電感L1與第一電容C1并聯(lián)，形成回路；第二電感L2與第二電容C2并聯(lián)，形成回路。
[0019]綜上情況，設MOS管S的占空比為d，開關周期為Ts。由于準Z源阻抗網絡的對稱性，即第一電感L1與第二電感L2的電感量相等，第一電容仏與第二電容C2的電容值相等。因此，有VU=VL2=VL，Va=VC 2=VC:。VL1、^L2 > VC:1和VC2分別是第一電感L1、第二電感L2、第一電容C1和第二電容C2的電壓，因此設定\和Nc分別為準Z源阻抗網絡電感電壓和電容電壓，Vu為第三電感L3電壓，Vs為MOS管S漏極與源極之間的電壓。在一個開關周期Ts內，令輸出電壓為V。。當變換器進入穩(wěn)態(tài)工作后，得出以下的電壓關系推導過程。
[0020]MOS管S導通期間，對應階段I所述的工作情形，因此有如下公式:
[0021]
【權利要求】
1.一種準Z源直流-直流升壓變換器電路，其特征在于包括電壓源(Vi)、準Z源阻抗網絡、Mos管(S)、第三電感(l3)、輸出電容(C。)和負載(?);所述準z源阻抗網絡由第一電感(U)、第二電感化2)、第一電容(C1X第二電容(C2)和二極管(D)構成；所述電壓源(Vi)、準Z源阻抗網絡和MOS管(S)依次串聯(lián)構成升壓電路；所述第三電感(l3)、輸出電容(C。)和負載(?)構成輸出電路。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種準Z源直流-直流升壓變換器電路，其特征在于所述電壓源(Vi)的正極分別與第一電感(L1)的一端和第一電容(C1)的負極連接；所述二極管(D)的陽極分別與第一電感(L1)的另一端和第二電容(C2)的負極連接；所述二極管(D)的陰極分別與第一電容(C1)的正極和第二電感(L2)的一端連接；所述MOS管(S)的漏極分別與第二電容(C2)的正極、第二電感(L2)的另一端和第三電感(L3)的一端連接；所述第三電感(L3)的另一端分別與輸出電容(C。)的正極和負載(?)的一端連接；所述電壓源(Vi)的負極分別與輸出電容(C。)的負極、負載(?)的另一端和MOS管(S)的源極連接。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種準Z源直流-直流升壓變換器電路，其特征在于當MOS管(S)導通時，所述電壓源(Vi)與第一電容(C1)一起對第二電感(L2)充電儲能；電壓源(Vi)與第二電容(C2) —起對第一電感(L1)充電儲能；同時，電壓源(Vi)與第一電容(C1)'第二電容(C2)、第三電感(L3) —起給輸出電容(C。)和負載(?)供電；當MOS管(S)關斷時，所述二極管(D)導通,第一電感(L1)與第一電容(C1)并聯(lián),形成回路；第二電感(L2)與第二電容(C2)并聯(lián)，形成回路；同時，電壓源(Vi)與第一電感(U)、第二電感化2) —起給第三電感化3)、輸出電容(C。)和負載(?) 供電，形成回路。
【文檔編號】H02M3/155GK103825457SQ201410062621
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2014年2月24日 優(yōu)先權日:2014年2月24日
【發(fā)明者】丘東元, 楊立強, 張波, 張桂東, 黃子田 申請人:華南理工大學