CN102684482A - 一种单开关高增益直流升压型变换器 - Google Patents

一种单开关高增益直流升压型变换器 Download PDF

Info

Publication number
CN102684482A
CN102684482A CN2012101724675A CN201210172467A CN102684482A CN 102684482 A CN102684482 A CN 102684482A CN 2012101724675 A CN2012101724675 A CN 2012101724675A CN 201210172467 A CN201210172467 A CN 201210172467A CN 102684482 A CN102684482 A CN 102684482A
Authority
CN
China
Prior art keywords
links
rectifier diode
unidirectional rectifier
electric capacity
energy storage
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN2012101724675A
Other languages
English (en)
Inventor
胡雪峰
李艳
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Anhui University of Technology AHUT
Original Assignee
Anhui University of Technology AHUT
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Anhui University of Technology AHUT filed Critical Anhui University of Technology AHUT
Priority to CN2012101724675A priority Critical patent/CN102684482A/zh
Publication of CN102684482A publication Critical patent/CN102684482A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/56Power conversion systems, e.g. maximum power point trackers

Landscapes

  • Dc-Dc Converters (AREA)

Abstract

本发明公开的一种单开关高增益直流升压型变换器包括一个直流输入电源、一个功率开关管,一个升压电感,一个带有两个绕组的耦合电感,五个单向整流二极管,三个中间储能电容,一个输出滤波电容。本发明的单开关高增益直流升压型变换器,与现有的直流升压型变换器相比,在相同占空比的情况下,具有更大的升压变比,输入电流纹波小,且开关管的电压应力低,结构简单、控制方便且灵活的特点,非常适用于光伏或燃料电池等可再生能源发电系统,具有较好的应用和推广前景。

Description

一种单开关高增益直流升压型变换器
技术领域
本发明涉及电力电子领域的直流-直流变换器,具体说是一种单开关高增益直流升压型变换器。
技术背景
由于环境,温度等因素的影响,可再生能源的输出电压通常波动较大,且单体的输出电压等级较低,而并网发电系统需要较高的直流母线电压。为了得到并网逆变器所需的直流母线电压,通常将光伏或燃料电池阵列进行串联,然后采用BOOST或两相交错并联BOOST电路进行升压,这两种结构变换器的升压变比相等,输出电压增益较小,当输入电压较低时,为了达到较高的输出电压,其开关导通占空比就会接近于1,功率开关管的电压应力较大,这样一方面会降低变换器的效率,同时开关频率也不易进一步提高。因此研究新型高性能且具有更高输出电压增益的直流升压变换器,有着重要的理论意义和应用价值。
发明内容:
本发明的目的是提供一种结构简单,开关管数量少,成本低,低输入电流纹波的一种单开关高增益直流升压型变换器。
本发明的单开关高增益直流升压型变换器,如图1所示,包括一个直流输入电源(Vin),一个功率开关管(T),一个升压电感(L1),一个带有两个绕组(L21、L22)的耦合电感,五个单向整流二极管(D1、D2、D3、D4、D5),三个中间储能电容(C1、C2、C3),一个输出滤波电容(C4)。
如图1所示,所述电路结构如下:直流输入电源(Vin)的正极和升压电感(L1)的一端相连,升压电感(L1)的另一端和单向整流二极管(D1)的阳极相连,单向整流二极管(D1)的阴极和耦合电感的一个绕组(L21)的同名端相连,耦合电感的绕组(L21)的另一端和单向整流二极管(D3)的阳极相连,单向整流二极管(D2)的阳极和单向整流二极管(D1)的阳极相连,单向整流二极管(D2)的阴极和单向整流二极管(D3)的阳极相连,中间储能电容(C1)的一端和单向整流二极管(D1)的阴极相连,中间储能电容(C1)的另一端和功率开关管(T)的源极相连,开关管(T)的源极和直流输入电源(Vin)的负极相连,功率开关管(T)的漏极与单向整流二极管(D3)的阳极相连,中间储能电容(C2)的一端和耦合电感的绕组(L21)的同名端相连,中间储能电容(C2)的另一端和单向整流二极管(D3)的阴极相连,单向整流二极管(D3)的阴极和耦合电感的另一个绕组(L22)的同名端相连,耦合电感的绕组(L22)的另一端和中间储能电容(C3)的一端相连,中间储能电容(C3)的另一端和单向整流二极管(D5)的阴极相连,单向整流二极管(D5)的阳极和单向整流二极管(D3)的阴极相连,单向整流二极管(D4)的阳极和单向整流二极管(D5)的阴极相连,单向整流二极管(D4)的阴极和输出滤波电容(C4)的一端相连,输出滤波电容(C4)的另一端和直流输入电源(Vin)的负极相连。
本发明的变换器有三种基本工作模态:功率开关管(T)导通,中间储能电容(C1)放电,中间储能电容(C2)悬浮,中间储能电容(C3)充电模态;功率开关管(T)关断,中间储能电容(C1)充电,中间储能电容(C2)充电,中间储能电容(C3)放电模态;功率开关管(T)关断,中间储能电容(C1)充电,中间储能电容(C2)放电,中间储能电容(C3)放电模态。在这三种模态下,实现变换器的运行。
具体实施方式:
本发明的单开关高增益直流升压型变换器。如图1所示,包括一个直流输入电源(Vin),一个功率开关管(T),一个升压电感(L1),一个带有两个绕组(L21、L22)的耦合电感,五个单向整流二极管(D1、D2、D3、D4、D5),三个中间储能电容(C1、C2、C3),一个输出滤波电容(C4)。所述电路结构如下:直流输入电源(Vin)的正极和升压电感(L1)的一端相连,升压电感(L1)的另一端和单向整流二极管(D1)的阳极相连,单向整流二极管(D1)的阴极和耦合电感的一个绕组(L21)的同名端相连,耦合电感的绕组(L21)的另一端和单向整流二极管(D3)的阳极相连,单向整流二极管(D2)的阳极和单向整流二极管(D1)的阳极相连,单向整流二极管(D2)的阴极和单向整流二极管(D3)的阳极相连,中间储能电容(C1)的一端和单向整流二极管(D1)的阴极相连,中间储能电容(C1)的另一端和功率开关管(T)的源极相连,开关管(T)的源极和直流输入电源(Vin)的负极相连,功率开关管(T)的漏极和单向整流二极管(D3)的阳极相连,中间储能电容(C2)的一端和耦合电感的绕组(L21)的同名端相连,中间储能电容(C2)的另一端和单向整流二极管(D3)的阴极相连,单向整流二极管(D3)的阴极和耦合电感的另一个绕组(L22)的同名端相连,耦合电感的绕组(L22)的另一端和中间储能电容(C3)的一端相连,中间储能电容(C3)的另一端和单向整流二极管(D5)的阴极相连,单向整流二极管(D5)的阳极和单向整流二极管(D3)的阴极相连,单向整流二极管(D4)的阳极和单向整流二极管(D5)的阴极相连,单向整流二极管(D4)的阴极和输出滤波电容(C4)的一端相连,输出滤波电容(C4)的另一端和直流输入电源(Vin)的负极相连。
本发明的单开关高增益直流升压型变换器,有三种工作模态,详细分析如下:
功率开关管(T)导通模态,中间储能电容(C1)放电,中间储能电容(C2)悬浮,中间储能电容(C3)充电模态。在此种模态下,单向整流二极管(D1、D3、D4)关断,单向整流二极管(D2、D5)导通。其中,直流输入电源(Vin)、升压电感(L1)、单向整流二极管(D2)和功率开关管(T)构成回路,直流输入电源(Vin)向升压电感(L1)充电,升压电感(L1)上的电流(IL1)增加;中间储能电容(C1)、耦合电感的一个绕组(L21)和功率开关管(T)构成回路,中间储能电容(C1)向耦合电感的绕组(L21)充电,耦合电感的绕组(L21)上的电流(IL21)增加;耦合电感的另一个绕组(L22)、中间储能电容(C3)和单向整流二极管(D5)构成回路,耦合电感通过另一个绕组(L22)向电容(C3)充电。
功率开关管(T)关断,中间储能电容(C1)充电,中间储能电容(C2)充电,中间储能电容(C3)放电模态;在此种模态下,单向整流二极管(D1、D3、D4)导通,单向整流二极管(D2、D5)关断。其中,直流输入电源(Vin)、升压电感(L1)、单向整流二极管(D1)和中间储能电容(C1)构成回路,升压电感(L1)放电,其上的电流(IL1)减少,中间储能电容(C1)充电;耦合电感的绕组(L21)、单向整流二极管(D3)和中间储能电容(C2)构成回路,中间储能电容(C2)充电;中间储能电容(C1)、中间储能电容(C2)、耦合电感的另一个绕组(L22)、中间储能电容(C3)、单向整流二极管(D4)和输出端负载构成回路,中间储能电容(C1)处于放电状态,中间储能电容(C3)处于放电状态
功率开关管(T)关断,中间储能电容(C1)放电,中间储能电容(C2)放电模态,中间储能电容(C3)放电模态。在此种模态下,单向整流二极管(D1、D3、D4)导通,单向整流二极管(D2、D5)关断。其中,直流输入电源(Vin)、升压电感(L1)、单向整流二极管(D1)和中间储能电容(C1)构成回路,升压电感(L1)放电,其上的电流(IL1)减少,中间储能电容(C1)充电;耦合电感的绕组(L21)通过单向整流二极管(D3)和另一个绕组(L22)向输出端传递能量;中间储能电容(C1)、中间储能电容(C2)、耦合电感的另一个绕组(L22)、中间储能电容(C3)、单向整流二极管(D4)和输出端负载构成回路,中间储能电容(C1)处于充电状态,中间储能电容(C2)处于放电状态,中间储能电容(C3)处于放电状态。
本发明的单开关高增益直流升压型变换器,在这三种模态下,完成能量的转换。该变换器具有高升压变比、低开关电压应力,且结构简单,开关管数量少等技术特点。
附图说明
图1是本发明的一种单开关高增益直流升压型变换器的拓扑结构图。

Claims (2)

1.一种单开关高增益直流升压型变换器,其特征是:包括一个直流输入电源(Vin),一个功率开关管(T),一个升压电感(L1),一个带有两个绕组(L21、L22)的耦合电感,五个单向整流二极管(D1、D2、D3、D4、D5),三个中间储能电容(C1、C2、C3),一个输出滤波电容(C4)。
2.一种单开关高增益直流升压型变换器所述的电路结构如下:直流输入电源(Vin)的正极和升压电感(L1)的一端相连,升压电感(L1)的另一端和单向整流二极管(D1)的阳极相连,单向整流二极管(D1)的阴极和耦合电感的一个绕组(L21)的同名端相连,耦合电感的绕组(L21)的另一端和单向整流二极管(D3)的阳极相连,单向整流二极管(D2)的阳极和单向整流二极管(D1)的阳极相连,单向整流二极管(D2)的阴极和单向整流二极管(D3)的阳极相连,中间储能电容(C1)的一端和单向整流二极管(D1)的阴极相连,中间储能电容(C1)的另一端和功率开关管(T)的源极相连,开关管(T)的源极和直流输入电源(Vin)的负极相连,功率开关管(T)的漏极与单向整流二极管(D3)的阳极相连,中间储能电容(C2)的一端和耦合电感的绕组(L21)的同名端相连,中间储能电容(C2)的另一端和单向整流二极管(D3)的阴极相连,单向整流二极管(D3)的阴极和耦合电感的另一个绕组(L22)的同名端相连,耦合电感的绕组(L22)的另一端和中间储能电容(C3)的一端相连,中间储能电容(C3)的另一端和单向整流二极管(D5)的阴极相连,单向整流二极管(D5)的阳极和单向整流二极管(D3)的阴极相连,单向整流二极管(D4)的阳极和单向整流二极管(D5)的阴极相连,单向整流二极管(D4)的阴极和输出滤波电容(C4)的一端相连,输出滤波电容(C4)的另一端和直流输入电源(Vin)的负极相连。
CN2012101724675A 2012-05-30 2012-05-30 一种单开关高增益直流升压型变换器 Pending CN102684482A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2012101724675A CN102684482A (zh) 2012-05-30 2012-05-30 一种单开关高增益直流升压型变换器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2012101724675A CN102684482A (zh) 2012-05-30 2012-05-30 一种单开关高增益直流升压型变换器

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN102684482A true CN102684482A (zh) 2012-09-19

Family

ID=46815980

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2012101724675A Pending CN102684482A (zh) 2012-05-30 2012-05-30 一种单开关高增益直流升压型变换器

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102684482A (zh)

Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103490622A (zh) * 2013-09-16 2014-01-01 华南理工大学 一种单开关高增益升压变换器
CN103633838A (zh) * 2013-11-14 2014-03-12 华南理工大学 带耦合电感的高效率高增益dc-dc变换器
CN103633840A (zh) * 2013-11-29 2014-03-12 华南理工大学 一种单开关高增益升压dc/dc变换器
CN103633844A (zh) * 2013-11-29 2014-03-12 华南理工大学 一种磁耦合式高增益dc/dc变换器
CN103762852A (zh) * 2014-01-28 2014-04-30 华南理工大学 双耦合电感的高效率高增益dc-dc变换器
CN103944399A (zh) * 2014-04-24 2014-07-23 安徽工业大学 低输入电流纹波单开关高增益变换器
CN105391287A (zh) * 2015-11-23 2016-03-09 中国矿业大学 基于双耦合电感和单开关的零输入电流纹波高增益变换器
CN108282085A (zh) * 2018-01-04 2018-07-13 东南大学 一种适用于光伏发电系统的混合举dc-dc变换器
CN108429451A (zh) * 2018-03-13 2018-08-21 东南大学 一种光伏系统用级联型多自举dc-dc变换器
CN108429452A (zh) * 2018-03-13 2018-08-21 东南大学 一种光伏系统用二次型多自举dc-dc变换器
CN108448892A (zh) * 2018-04-13 2018-08-24 东南大学 一种光伏系统用二次型多倍压单元dc-dc变换器
CN108599560A (zh) * 2018-05-11 2018-09-28 东南大学 光伏系统用两电容钳位的多自举级联型dc-dc变换器
CN108649795A (zh) * 2018-04-12 2018-10-12 东南大学 一种光伏系统用级联型多倍压单元dc-dc变换器
CN108736707A (zh) * 2018-07-27 2018-11-02 国网辽宁省电力有限公司铁岭供电公司 一种具有开关电感结构的boost变换器
CN109004829A (zh) * 2018-07-06 2018-12-14 天津大学 一种低电流纹波耦合电感双向直流变换器

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101783588A (zh) * 2009-12-31 2010-07-21 杭州浙大太阳电气有限公司 无源无损箝位单相高增益变换器

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101783588A (zh) * 2009-12-31 2010-07-21 杭州浙大太阳电气有限公司 无源无损箝位单相高增益变换器

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
MAO-SHENG LIN, LUNG-SHENG YANG, AND TSORNG-JUU LIANG.: "Study and implementation of a single switch cascading high step-up DC-DC converter", 《8TH INTERNATIONAL CONFERENCE ON POWER ELECTRONICS-ECCE ASIA》 *

Cited By (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103490622A (zh) * 2013-09-16 2014-01-01 华南理工大学 一种单开关高增益升压变换器
CN103490622B (zh) * 2013-09-16 2016-01-20 华南理工大学 一种单开关高增益升压变换器
CN103633838A (zh) * 2013-11-14 2014-03-12 华南理工大学 带耦合电感的高效率高增益dc-dc变换器
CN103633838B (zh) * 2013-11-14 2016-04-13 华南理工大学 带耦合电感的高效率高增益dc-dc变换器
CN103633840A (zh) * 2013-11-29 2014-03-12 华南理工大学 一种单开关高增益升压dc/dc变换器
CN103633844A (zh) * 2013-11-29 2014-03-12 华南理工大学 一种磁耦合式高增益dc/dc变换器
CN103633844B (zh) * 2013-11-29 2016-06-22 华南理工大学 一种磁耦合式高增益dc/dc变换器
CN103633840B (zh) * 2013-11-29 2016-06-22 华南理工大学 一种单开关高增益升压dc/dc变换器
CN103762852A (zh) * 2014-01-28 2014-04-30 华南理工大学 双耦合电感的高效率高增益dc-dc变换器
CN103762852B (zh) * 2014-01-28 2017-01-11 华南理工大学 双耦合电感的高效率高增益dc-dc变换器
CN103944399A (zh) * 2014-04-24 2014-07-23 安徽工业大学 低输入电流纹波单开关高增益变换器
CN105391287A (zh) * 2015-11-23 2016-03-09 中国矿业大学 基于双耦合电感和单开关的零输入电流纹波高增益变换器
CN108282085A (zh) * 2018-01-04 2018-07-13 东南大学 一种适用于光伏发电系统的混合举dc-dc变换器
CN108429451A (zh) * 2018-03-13 2018-08-21 东南大学 一种光伏系统用级联型多自举dc-dc变换器
CN108429452A (zh) * 2018-03-13 2018-08-21 东南大学 一种光伏系统用二次型多自举dc-dc变换器
CN108649795A (zh) * 2018-04-12 2018-10-12 东南大学 一种光伏系统用级联型多倍压单元dc-dc变换器
CN108649795B (zh) * 2018-04-12 2020-06-30 东南大学 一种光伏系统用级联型多倍压单元dc-dc变换器
CN108448892A (zh) * 2018-04-13 2018-08-24 东南大学 一种光伏系统用二次型多倍压单元dc-dc变换器
CN108448892B (zh) * 2018-04-13 2020-06-30 东南大学 一种光伏系统用二次型多倍压单元dc-dc变换器
CN108599560A (zh) * 2018-05-11 2018-09-28 东南大学 光伏系统用两电容钳位的多自举级联型dc-dc变换器
CN109004829A (zh) * 2018-07-06 2018-12-14 天津大学 一种低电流纹波耦合电感双向直流变换器
CN109004829B (zh) * 2018-07-06 2020-12-01 天津大学 一种低电流纹波耦合电感双向直流变换器
CN108736707A (zh) * 2018-07-27 2018-11-02 国网辽宁省电力有限公司铁岭供电公司 一种具有开关电感结构的boost变换器
CN108736707B (zh) * 2018-07-27 2024-05-17 国网辽宁省电力有限公司铁岭供电公司 一种具有开关电感结构的boost变换器

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102684482A (zh) 一种单开关高增益直流升压型变换器
CN203261235U (zh) 高增益sepic变换器
CN107517003B (zh) 一种输出浮地输入并联高增益Boost变换电路及切换方法
CN101552554B (zh) 一种级联型升降压变换器控制电路及其控制方法
CN203377785U (zh) 一种充放电式dc-dc转换电路及新能源发电系统
CN102594134A (zh) 单开关高增益boost变换器
CN203491895U (zh) 高升压比双开关直流变换器
CN101882869B (zh) 带有电感电容开关网络的高增益升压变换器
CN203859682U (zh) 低输入电流纹波单开关高增益变换器
CN201733217U (zh) 带有电感电容开关网络的高增益升压变换器
CN103929058A (zh) 基于耦合电感的两相交错并联变换器
CN104868725A (zh) 一种升压型非隔离三端口直流变换器及其控制方法
CN103475211A (zh) 融合耦合电感与倍压电路的升压变换器
Schmitz et al. High step-up high efficiency dc-dc converter for module-integrated photovoltaic applications
CN105490523A (zh) 一种开关准z源型升压变换器
CN102751876A (zh) 一种隔离型基于三端口功率变换器的新能源供电设备
Kosenko et al. Full-soft-switching high step-up bidirectional isolated current-fed push-pull DC-DC converter for battery energy storage applications
CN104270085A (zh) 一种太阳能光伏发电系统中的dc/dc变换电路
CN103490635B (zh) 一种改进型h桥升降压直流变换器及其控制方法
CN108736707B (zh) 一种具有开关电感结构的boost变换器
CN102097943B (zh) 双输入直流变换器
CN110086340B (zh) 一种耦合电感双向大变比dc-dc变换器
CN103944399A (zh) 低输入电流纹波单开关高增益变换器
CN208424201U (zh) 一种具有开关电感结构的boost变换器
CN203775028U (zh) 基于耦合电感的两相交错并联变换器

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20120919