一種含開關(guān)電容的零電壓開關(guān)高增益dc-dc變換器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及DC-DC變換，尤其是設(shè)及一種含開關(guān)電容的零電壓開關(guān)高增益DC-DC變 換器。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著全球能源短缺和環(huán)境污染等問題日益突出，太陽能光伏發(fā)電因其清潔、安全、 便利、高效等特點(diǎn)，已成為世界各國(guó)普遍關(guān)注和重點(diǎn)發(fā)展的新興產(chǎn)業(yè)。近年來，太陽能光伏 發(fā)電技術(shù)得到了前所未有的發(fā)展，太陽能光伏并網(wǎng)發(fā)電成為太陽能利用的主要方式之一。 研究光伏并網(wǎng)發(fā)電技術(shù)對(duì)緩解能源危機(jī)、保護(hù)生態(tài)環(huán)境和保證經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展具有重大 的現(xiàn)實(shí)意義。一般而言，分布式發(fā)電系統(tǒng)中光伏板、燃料電池和蓄電池的輸出電壓較低，必 須經(jīng)過DC/DC電路升壓才能滿足后級(jí)并網(wǎng)逆變器的母線要求。為了提高整個(gè)系統(tǒng)效率，升壓 變換器必須具有高增益、高效率的特點(diǎn)。
[0003] 傳統(tǒng)型Boost變換器為了獲得較高的電壓增益，開關(guān)管的占空比幾乎接近于1，運(yùn) 將導(dǎo)致輸入電流紋波增大，增加導(dǎo)通損耗，降低整個(gè)電路的轉(zhuǎn)換效率。為了減小輸入電流紋 波，一種采用兩相交錯(cuò)并聯(lián)結(jié)構(gòu)的變換器被提出，但是運(yùn)種變換器的電壓增益與傳統(tǒng)Boost 升壓變換器相同。為了獲得低占空比情況下的高電壓增益，一種采用級(jí)聯(lián)升壓拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的 變換器被提出，但它控制方法復(fù)雜、電路效率較低。為了簡(jiǎn)化控制方法和提高電路效率，一 種帶有累升電容的高增益升壓直流變換器被提出，但相較于傳統(tǒng)Boost變換器多了一個(gè)開 關(guān)管，且開關(guān)管存在電壓尖峰問題，開關(guān)損耗大。而采用禪合電感構(gòu)建高增益變換器的方 案，雖然實(shí)現(xiàn)了較大的電壓增益，但禪合電感的接入，導(dǎo)致變換器工作模態(tài)增多，控制變得 復(fù)雜，同時(shí)，漏感會(huì)造成較大的關(guān)斷電壓尖峰，導(dǎo)致工作損耗增大，降低變換器的效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于提供可解決功率開關(guān)管零電壓開通與關(guān)斷、高增益輸出和低電 壓應(yīng)力，W及輔助開關(guān)管的開關(guān)損耗問題的一種含開關(guān)電容的零電壓開關(guān)高增益DC-DC變 換器。
[0005] 本發(fā)明包括電源、功率開關(guān)管、第一功率電感、第二功率電感、第一開關(guān)電容、第二 開關(guān)電容、第一巧位二極管、第二巧位二極管、第=巧位二極管、續(xù)流二極管、輸出二極管和 輸出電容；
[0006] 所述第一功率電感的一端與所述電源的正極、所述第一巧位二極管的陽極和所述 第=巧位二極管的陽極相連，所述第一功率電感的另一端與所述第二巧位二極管的陽極和 所述第一開關(guān)電容的一端相連;所述第一開關(guān)電容的另一端與所述第一巧位二極管的陰極 和所述第二功率電感的一端相連，所述第二功率電感的另一端與所述第二巧位二極管的陰 極、所述功率開關(guān)管的漏極和所述第二開關(guān)電容的一端相連;所述第二開關(guān)電容的另一端 與所述第=巧位二極管的陰極、所述續(xù)流二極管的陰極和所述輸出二極管的陽極相連;所 述輸出二極管的陰極與所述輸出電容的一端相連，所述輸出電容的另一端與所述電源的負(fù) 極、所述功率開關(guān)管的源極共同連接在一起。
[0007] 本發(fā)明還包括輔助諧振回路，所述輔助諧振回路包括諧振電感容、諧振電感、輔助 開關(guān)管和續(xù)流二極管。
[0008] 所述諧振電容的一端與所述功率開關(guān)管的源極相連，所述諧振電容的另一端與所 述功率開關(guān)管的漏極和所述諧振電感的一端相連;所述諧振電感的另一端與所述續(xù)流二極 管的陽極和所述輔助開關(guān)管的漏極相連;所述輔助開關(guān)管的源極與所述電源的負(fù)極、所述 功率開關(guān)管的源極共同連接在一起。
[0009] 所述功率開關(guān)管在零電壓條件下開通與關(guān)斷;所述輔助開關(guān)管在零電流條件下開 通，在輸入電壓的應(yīng)力下關(guān)斷。
[0010] 當(dāng)本發(fā)明工作時(shí)，利用功率開關(guān)管控制兩個(gè)功率電感和兩個(gè)開關(guān)電容的并聯(lián)充電 和串聯(lián)放電，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了變換器的高增益輸出；利用第二開關(guān)電容的巧位作用，降低了功率 開關(guān)管的電壓應(yīng)力；利用輔助諧振回路來實(shí)現(xiàn)功率開關(guān)管的零電壓開通與零電壓關(guān)斷，并 實(shí)現(xiàn)了輔助開關(guān)管的零電流開通，也降低了其關(guān)斷時(shí)的電壓應(yīng)力。
[0011] 本發(fā)明提供的一種含開關(guān)電容的零電壓開關(guān)高增益DC-DC變換器，利用一個(gè)輔助 諧振回路來實(shí)現(xiàn)功率開關(guān)管的零電壓開通與關(guān)斷，并實(shí)現(xiàn)了輔助開關(guān)管的零電流開通和低 電壓應(yīng)力關(guān)斷，從而解決了輔助開關(guān)管的開關(guān)損耗問題。利用功率開關(guān)管控制兩個(gè)功率電 感和兩個(gè)開關(guān)電容的并聯(lián)充電和串聯(lián)放電，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了變換器的高增益輸出；利用第二開 關(guān)電容的巧位作用，降低了功率開關(guān)管的電壓應(yīng)力。本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、控制方便、電路 中無能量損耗元件、可提高升壓型變換器效率等優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說明】
[0012] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例的電路組成示意圖。
[0013] 圖2為本發(fā)明實(shí)施例的開關(guān)模態(tài)1等效電路圖。
[0014] 圖3為本發(fā)明實(shí)施例的開關(guān)模態(tài)2等效電路圖。
[0015] 圖4為本發(fā)明實(shí)施例的開關(guān)模態(tài)3等效電路圖。
[0016] 圖5為本發(fā)明實(shí)施例的開關(guān)模態(tài)4等效電路圖。
[0017] 圖6為本發(fā)明實(shí)施例的開關(guān)模態(tài)5等效電路圖。
[0018] 圖7為本發(fā)明實(shí)施例的開關(guān)模態(tài)6等效電路圖。
[0019] 圖8為本發(fā)明實(shí)施例的開關(guān)模態(tài)7等效電路圖。
[0020] 圖9為一種含開關(guān)電容的零電壓開關(guān)高增益DC-DC變換器的關(guān)鍵波形圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021] W下通過附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明。
[0022] 參見圖1，本發(fā)明實(shí)施例包括一個(gè)功率開關(guān)管（Si),兩個(gè)功率電感化i、L2)，兩個(gè)開 關(guān)電容(Cl、C2)，S個(gè)巧位二極管(Dc1、Dc2、Dc3)，一個(gè)諧振電容(Cr)，一個(gè)諧振電感化r)，一個(gè) 輔助開關(guān)管（S2)，一個(gè)續(xù)流二極管(Df)，一個(gè)輸出二極管(Dd)和一個(gè)輸出電容(Cd)。第一功 率電感化1)的一端與電源(Vi)的正極、第一巧位二極管化Cl)的陽極和第S巧位二極管(Dc3) 的陽極相連;第一功率電感化1)的另一端與第二巧位二極管(Dc2)的陽極和第一開關(guān)電容 (Cl)的一端相連;第一開關(guān)電容(Cl)的另一端與第一巧位二極管(Dci)的陰極和第二功率電 感化2)的一端相連;第二功率電感化2)的另一端與第二巧位二極管(Dc2)的陰極、功率開關(guān) 管（Si)的漏極