Z源高增益直流升壓變換器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種Z源高增益直流升壓變換器，在傳統(tǒng)型升壓直流變換器拓撲結構的基礎上，該變換器不僅采用X型Z源網(wǎng)絡，提高了泵升電容的端口電壓，而且利用電感電容并聯(lián)充電串聯(lián)放電的特性，獲得了較高的電壓轉換增益，使得單級直流變換器實現(xiàn)了與兩級變換器類似的性能。該變換器在低占空比條件下，實現(xiàn)了高增益；由于縮短了主開關的導通時間，有效降低了輸入電流的峰值，并減小了導通損耗；無需使用變壓器、耦合電感和多級聯(lián)接方式，電路拓撲結構簡單；與傳統(tǒng)型升壓直流變換器相比，高增益型升壓直流變換器可實現(xiàn)高效、小型、低噪音、低成本的目標。
【專利說明】Z源高增益直流升壓變換器
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種直流升壓電路，特別涉及一種Z源高增益直流升壓變換器。
【背景技術】
[0002] 近年來，隨著傳統(tǒng)化石能源的匱乏，國內(nèi)外對新能源開發(fā)和利用的研究越來越廣 泛和深入，對光伏發(fā)電系統(tǒng)的研究尤為突出。然而光伏板單體輸出電壓較低，需要增加一個 直流升壓變換器將電壓升高以滿足后級直流母線電壓的要求。傳統(tǒng)型直流升壓變換器由于 拓撲簡單，得到了廣泛的應用。然而，在實現(xiàn)高電壓增益轉換時，開關管的占空比幾乎接近 1，極易引起導通損耗大，轉換效率較低的問題。為了獲得低占空比條件下的高電壓增益，采 用級聯(lián)型拓撲，該拓撲不僅結構復雜，控制難度大，而且隨著級聯(lián)級數(shù)的增加，后級開關管 的電壓應力也隨之增大。采用高匝數(shù)比變壓器或耦合電感的拓撲，雖然可以較大幅度的提 高升壓增益比，變壓器和耦合電感的漏電感和寄生電容極易導致高頻振蕩發(fā)生，產(chǎn)生開關 電壓尖峰和EMI。為了抑制各種寄生參數(shù)產(chǎn)生的尖峰信號和EMI、必須額外設計緩沖電路， 造成器件數(shù)量增加和轉換效率降低，并使設計流程復雜化。而且變壓器和耦合電感也會使 體積增大，成本上升。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003] 本發(fā)明是針對現(xiàn)在直流升壓變換器拓撲結構存在的問題，提出了一種Z源高增益 直流升壓變換器，在傳統(tǒng)型升壓直流變換器拓撲結構的基礎上，該變換器不僅采用X型Z源 網(wǎng)絡，提高了泵升電容的端口電壓，而且利用電感電容并聯(lián)充電串聯(lián)放電的特性，獲得了較 高的電壓轉換增益，使得單級直流變換器實現(xiàn)了與兩級變換器類似的性能。
[0004] 本發(fā)明的技術方案為：一種Z源高增益直流升壓變換器，輸入電源正極一路直接 接Z源輸入，另一路經(jīng)過第一二極管進入Z源；Z源一路輸出經(jīng)過第二二極管分兩路，一路 依次經(jīng)過鉗位電容、第三二極管接M0SFET開關管漏極，另一路通過第三電感接M0SFET開關 管漏極，Z源另一路輸出接第三二極管正極；M0SFET開關管源極接輸入電源負極，第三二極 管負極依次通過續(xù)流二極管、濾波電容回輸入電源負極，負載并聯(lián)在濾波電容兩端，Z源由 兩個電感和兩個電容組成。
[0005] 本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明Z源高增益直流升壓變換器，該變換器在低占空 比條件下，實現(xiàn)了高增益；由于縮短了主開關的導通時間，有效降低了輸入電流的峰值，并 減小了導通損耗；無需使用變壓器、耦合電感和多級聯(lián)接方式，電路拓撲結構簡單；與傳統(tǒng) 型升壓直流變換器相比，高增益型升壓直流變換器可實現(xiàn)高效、小型、低噪音、低成本的目 標。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0006] 圖1為傳統(tǒng)型升壓直流變換器拓撲圖；
[0007] 圖2為本發(fā)明Z源高增益升壓直流變換器拓撲圖；
[0008] 圖3為本發(fā)明Z源高增益升壓直流變換器Q充電狀態(tài)圖；
[0009] 圖4為本發(fā)明Z源高增益升壓直流變換器L2放電，C。充電狀態(tài)圖；
[0010] 圖5為本發(fā)明Z源高增益升壓直流變換器L3充電狀態(tài)圖；
[0011] 圖6為本發(fā)明Z源高增益升壓直流變換器U、C。及L3放電狀態(tài)圖；
[0012] 圖7為本發(fā)明Z源高增益升壓直流變換器L2充電狀態(tài)圖；
[0013] 圖8為本發(fā)明Z源高增益直流升壓變換器主要波形圖；
[0014] 圖9為本發(fā)明占空比和輸出電壓的關系曲線圖；
[0015] 圖10為本發(fā)明電感電流仿真波形圖。
【具體實施方式】
[0016] 如圖1所示傳統(tǒng)型升壓直流變換器拓撲圖，輸入電源正極經(jīng)過電感L后一路通過 M0SFET開關管回輸入電源負極，另一路依次通過續(xù)流二極管D。、濾波電容C?；剌斎腚娫簇?極，負載R。并聯(lián)在濾波電容C。兩端。
[0017] 圖2所示本發(fā)明Z源高增益升壓直流變換器拓撲圖，輸入電源正極一路直接接Z 源輸入，另一路經(jīng)過二極管Di進入Z源；Z源一路輸出經(jīng)過二極管D 2分兩路，一路依次經(jīng)過 鉗位電容C。、二極管D3接M0SFET開關管漏極，另一路通過電感L 3接M0SFET開關管漏極，Z 源另一路輸出接二極管D3正極;M0SFET開關管源極接輸入電源負極，二極管D 3負極依次通 過續(xù)流二極管D。、濾波電容C。回輸入電源負極，負載R。并聯(lián)在濾波電容C。兩端。Z源為由 兩個電感U、L 2和兩個電容Q、C2組成的X型Z源網(wǎng)絡。
[0018] 兩升壓直流變換器對比：
[0019] 傳統(tǒng)型開關的電壓應力：Vds = V。，其中Vds為開關S的漏極-源極電壓，V。為輸出 電壓；
[0020] Z源高增益型開關的電壓應力：Vdsl = 1/3V。；
[0021] 傳統(tǒng)型
【權利要求】
1. 一種Z源高增益直流升壓變換器，其特征在于，輸入電源正極一路直接接Z源輸入， 另一路經(jīng)過第一二極管進入Z源；Z源一路輸出經(jīng)過第二二極管分兩路，一路依次經(jīng)過鉗位 電容、第三二極管接MOSFET開關管漏極，另一路通過第三電感接MOSFET開關管漏極，Z源 另一路輸出接第三二極管正極；MOSFET開關管源極接輸入電源負極，第三二極管負極依次 通過續(xù)流二極管、濾波電容回輸入電源負極，負載并聯(lián)在濾波電容兩端，Z源為由兩個電感 和兩個電容組成的X型Z源網(wǎng)絡。
【文檔編號】H02M3/155GK104052271SQ201410235430
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2014年5月29日 優(yōu)先權日:2014年5月29日
【發(fā)明者】屈克慶, 梁曉霞, 趙晉斌 申請人:上海電力學院