一種非隔離型軟開關高增益dc/dc變換器的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種直流-直流變換器，具體說是一種非隔離型軟開關高增益DC/DC變換器。
【背景技術】
在現(xiàn)有技術中，基本的兩相升壓型高增益DC/DC變換器，存在升壓能力不夠，開關器件電壓應力過大，損耗大，效率不高，且升壓能力不可調等問題，且在某些輸入輸出高增益的場合不能滿足要求，如光伏電池并網(wǎng)。因此，一些專家學者針對這些問題做了大量研究，并提出了相應的解決方案?？偟膩碚f有借助于變壓器、耦合電感或開關電容等三種方案，借助于變壓器，在原有的直流-直流變換器中間加入一個高頻的變壓器，通過改變變壓器變比實現(xiàn)高增益升壓的目的，但該方案能量轉換過程復雜，整個系統(tǒng)的能量轉換效率低；利用開關電容，此種方案所需開關器件多，且控制及驅動電路實現(xiàn)復雜；采用耦合電感構建的拓撲，由于漏感的存在，開關器件電壓應力較大，變換器損耗大。

【發(fā)明內容】

[0002]為解決變換器升壓能力不夠，工作效率不高，升壓能力不可調等技術問題。本發(fā)明提供一種非隔離型軟開關高增益DC/DC變換器，輸入電流紋波小且同時具有高增益能力和軟開關能力。
[0003]本發(fā)明所采用的技術方案是:
一種非隔離型軟開關高增益DC/DC變換器，包含第一電感L1、第二電感L2, —個輔助電感La，第一功率開關S1、第二功率開關S2，一個雙向可控開關和η個倍壓單元，第一電感LdP第二電感L2的輸入端同時接輸入電源的正極，第一電感L:和第二電感L 2的輸出端分別接第一功率開關SJP第二功率開關S 2的漏極，第一功率開關S JP第二功率開關S2的源極接輸入電源的負極；第一電感L1的輸出端和第二電感L2的輸出端之間串聯(lián)一個雙向觸發(fā)開關和一個輔助電感La;兩個功率開關S 1、S2的柵極分別接各自的控制器，第一功率開關S 1、第二功率開關S2的驅動相位之間相差180°，即采用交錯控制策略。
[0004]第一電感1^的輸出端與所有奇次倍壓單元的上下兩個電容之間的節(jié)點相連；第二電感1^的輸出端接第一倍壓單元的第一接口，同時與所有偶次倍壓單元的上下兩個電容之間的節(jié)點相連；第11個倍壓單元的第二端口作為變換器輸出端的正極，第η個單元的第三端口作為變換器輸出端的負極；
η個倍壓單元按順序從左到右依次相連，即第I個倍壓單元的第二端口接第2個被壓單元的第一端口，第I個倍壓單元的第三端口接第2個被壓單元的第四端口 ；第2個倍壓單元的第二端口接第3個被壓單元的第一端口，第2個倍壓單元的第三端口接第3個被壓單元的第四端口 ；以此類推，一直到第η個倍壓單元；η為自然數(shù)，取值范圍為η多I。
[0005]所述倍壓單元是由兩個二極管和兩個電容構成的具有四個端口的單元，上側二極管的陽極作為第一端口，上側二極管陰極與電容的節(jié)點作為第二端口，下側電容與下側二極管陽極的節(jié)點作為第三端口，下側二極管陰極作為第四端口。
[0006]所有開關管及二極管均實現(xiàn)了軟開關，其輸入輸出增益可以通過調節(jié)倍壓單元數(shù)量來調節(jié)；
雙向可控開關既可由2個MOS管或IGBT等全控型器件反向串聯(lián)組合而成，也可由單個雙向可控硅構成。
[0007]輔助電容CS1、Cs2既可以通過外加電容實現(xiàn)，也可以利用器件自身寄生電容實現(xiàn)。
[0008]相比現(xiàn)有技術，本發(fā)明具有如下有益效果:
I)、本發(fā)明加入倍壓單元，不僅可以實現(xiàn)變換器的高增益輸出，而且降低了有源開關和二極管的電壓應力。
[0009]2)、所有開關管和二極管均實現(xiàn)了軟開關，可以提高變換器的工作效率。
[0010]3)、變換器可根據(jù)具體應用場合的不同而設計采用不同數(shù)量的倍壓單元，擴展了變換器的應用場合。
[0011]4)、與現(xiàn)有的高增益升壓變換器相比，不含有變壓器和耦合電感，EMI特性好，電路拓撲簡單，控制系統(tǒng)設計和實現(xiàn)難度均較低。
【附圖說明】
[0012]圖1是本發(fā)明實施方式的一般電路原理圖。
[0013]圖2是本發(fā)明所提含有三個倍壓單元的具體電路原理圖。
[0014]圖3是本發(fā)明中所采用的單一倍壓單元電路圖；圖3中:①-第一端口，②-第二端口，③-第三端口，④-第四端口。
[0015]圖4是雙向觸發(fā)開關的三種【具體實施方式】；
圖4 (I)為雙向可控開關由兩個MOS管實現(xiàn)電路圖；
圖4 (2)為雙向可控開關由兩個IGBT管實現(xiàn)電路圖；
圖4 (3)為雙向可控開關由一個光控雙向可控硅實現(xiàn)電路圖。
【具體實施方式】
[0016]—種非隔離型軟開關高增益DC/DC變換器，包含第一電感L1、第二電感L2, —個輔助電感La，第一功率開關S1、第二功率開關S2，一個雙向可控開關和η個倍壓單元，第一電感L1和第二電感L2的輸入端同時接輸入電源的正極，第一電感L:和第二電感L2的輸出端分別接第一功率開關SJP第二功率開關S 2的漏極，第一功率開關S JP第二功率開關S 2的源極接輸入電源的負極；第一電感L1的輸出端和第二電感L 2的輸出端之間串聯(lián)一個雙向觸發(fā)開關和一個輔助電感La;兩個功率開關S 1、S2的柵極分別接各自的控制器，第一功率開關S1、第二功率開關S2的驅動相位之間相差180°，即采用交錯控制策略。
[0017]第一電感1^的輸出端與所有奇次倍壓單元的上下兩個電容之間的節(jié)點相連；第二電感1^的輸出端接第一倍壓單元的第一接口，同時與所有偶次倍壓單元的上下兩個電容之間的節(jié)點相連；第11個倍壓單元的第二端口作為變換器輸出端的正極，第η個單元的第三端口作為變換器輸出端的負極；
η個倍壓單元按順序從左到右依次相連，即第I個倍壓單元的第二端口接第2個被壓單元的第一端口，第I個倍壓單元的第三端口接第2個被壓單元的第四端口 ；第2個倍壓單元的第二端口接第3個被壓單元的第一端口，第2個倍壓單元的第三端口接第3個被壓單元的第四端口 ；以此類推，一直到第η個倍壓單元； η為自然數(shù)，取值范圍為η多I。
[0018]所述倍壓單元是由兩個二極管和兩個電容構成的具有四個端口的單元，上側二極管的陽極作為第一端口，上側二極管陰極與電容的節(jié)點作為第二端口，下側電容與下側二極管陽極的節(jié)點作為第三端口，下側二極管陰極作為第四端口。
[0019]所有開關管及二極管均實現(xiàn)了軟開關，其輸入輸出增益可以通過調節(jié)倍壓單元數(shù)量來調節(jié)；
雙向可控開關既可由2個MOS管或IGBT等全控型器件反向串聯(lián)組合而成，也可由單個雙向可控硅構成。
[0020]輔助電容CS1、Cs2既可以通過外加電容實現(xiàn)，也可以利用器件自身寄生電容實現(xiàn)。
[0021]實施例:
如圖2所示，以含有三個倍壓單元為例，一種非隔離型高增益升壓DC/DC變換器，包含第一電感L1、第二電感L2, —個輔助電感La，第一功率開關S1、第二功率開關S2，一個雙向可控開關，四個二極管Dp D2, D3, D4和四個電容C 1、C2、C3、C4，兩個輔助電容CS1、Cs2，其電路連接關系為:
第一電感L1和第二電感L 2的輸入端同時接輸入電源的正極，第一電感L:和第二電感L2的輸出端分別接第一功率開關S工和第二功率開關S 2的漏極，第一功率開關S jP第二功率開關S2的源極接輸入電源的負極；第一電感L:的輸出端和第二電感L 2的輸出端之間串聯(lián)一個雙向觸發(fā)開關和一個輔助電感L3;兩個功率開關S ”^的柵極分別接各自的控制器，兩個功率開關Sp S