CN109274265A - 一种基于新型电压增益单元的单开关高增益Boost变换器 - Google Patents

一种基于新型电压增益单元的单开关高增益Boost变换器 Download PDF

Info

Publication number
CN109274265A
CN109274265A CN201811392553.0A CN201811392553A CN109274265A CN 109274265 A CN109274265 A CN 109274265A CN 201811392553 A CN201811392553 A CN 201811392553A CN 109274265 A CN109274265 A CN 109274265A
Authority
CN
China
Prior art keywords
capacitor
voltage gain
gain unit
diode
inductance
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
CN201811392553.0A
Other languages
English (en)
Inventor
邾玢鑫
王寒
黄悦华
佘小莉
陈耀
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.)
China Three Gorges University CTGU
Original Assignee
China Three Gorges University CTGU
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 China Three Gorges University CTGU filed Critical China Three Gorges University CTGU
Priority to CN201811392553.0A priority Critical patent/CN109274265A/zh
Publication of CN109274265A publication Critical patent/CN109274265A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/06—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using resistors or capacitors, e.g. potential divider
    • H02M3/07—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using resistors or capacitors, e.g. potential divider using capacitors charged and discharged alternately by semiconductor devices with control electrode, e.g. charge pumps

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

Abstract

本发明提出一种基于新型电压增益单元的单开关高增益Boost变换器。所提变换器由基本Boost变换器和若干个所提新型电压增益单元组成。所提电压增益单元由一个电感、两个电容及一个二极管所构成，通过调节所提电压增益单元的个数即可实现对变换器输入输出增益及开关器件电压应力的调节。此外所提变换器还具有控制及驱动电路简单、开关器件电压应力等优势，较适合于输入输出电压差较大的应用场合。

Description

一种基于新型电压增益单元的单开关高增益Boost变换器
技术领域
本发明涉及一种单开关高增益升压DC-DC变换器，具体是一种基于新型电压增益单元的单开关高增益Boost变换器。
背景技术
因光伏、燃料电池发电等应用场合的需求，非隔离型高增益DC-DC变换器近年来得到了快速发展。其中利用电压增益单元来提高传统Boost变换器输入输出增益的思路也得到了广泛研究，受限于现有电压增益单元的电路结构限制，这类方案常需要两个基本Boost变换器以交错并联的形式连接，具有以下优点：(1)输入输出增益高且可调节；(2)开关器件电压应力低。这类变换器也存在一些共同的局限性：(1)需要两个开关管，且控制信号需要相互配合；(2)开关管占空比需大于0.5，使得变换器输入输出增益区间受限。因而如能构建出可以适用于单相Boost变换器的电压增益单元，对于构建新型高增益DC-DC变换器具有重要意义。
发明内容
为解决现有电压增益单元在应用于Boost变换器中所存在的开关数量多、占空比受限等问题，本发明基于所构建新型电压增益单元，提出一种基于新型电压增益单元的单开关高增益Boost变换器。
本发明采取的技术方案为：
一种基于新型电压增益单元的单开关高增益Boost变换器，该变换器包含一个直流输入源，一个负载RL，一个基本Boost变换器，n个电压增益单元；其中：
基本Boost变换器包含一个电感L1，一个电容C1，一个功率开关S1，一个二极管D1。其连接形式如下：电感L1的左端接输入电源的正极，电感L1的右端连接功率开关S1的漏极以及二极管D1的阳极，二极管D1的阴极与电容C1的上端相连，功率开关S1的源极、电容C1的下端与输入电源的负极相连；
n个电压增益单元的元器件和内部连接形式均相同，以第i个扩展单元为例说明，其含有：一个电感Li1，一个二极管Di1，两个电容Ci1、Ci2，其中电容Ci1的右端与电感Li1的上端以及二极管Di1的阳极相连，二极管Di1的阴极与电容Ci2的上端相连。
各个电压增益单元之间的连接形式如下，1<i≤n：
第i-1个电压增益单元中电容C(i-1)1的右端、电感L(i-1)1的上端以及二极管D(i-1)1的阳极相连的交点与第i个电压增益单元中电容Ci1的左端相连，第i-1个电压增益单元中二极管D(i-1)1的阴极与电容C(i-1)2的上端相连的交点与第i个电压增益单元中电感Li1的下端相连，第i-1个电压增益单元中电容C(i-1)2的下端与第i个电压增益单元中电容Ci2的下端以及输入电源的负极相连；
第1个电压增益单元与基本Boost变换器之间的连接关系如下：基本Boost变换器中电感L1的右端与功率开关S1的漏极以及二极管D1的阳极相连的交点与第1个扩展单元中电容C11的左端相连，基本Boost变换器中二极管D1的阴极与电容C1的上端相连的交点与第1个扩展单元中电感L11的下端相连。
负载RL的两端与第n个扩展单元中电容Cn2的两端相连。
所述功率开关S1的栅极接其控制器，其占空比可以在0至1之间变化。
本发明一种基于新型电压增益单元的单开关高增益Boost变换器，技术效果如下：
1、输入输出增益高且可调，开关器件电压应力低且可调。其中(电感L1的电流连续导通时)：
输出电压与输入电压的比值为：
开关管电压应力为：
其中D为占空比，uin为输入电压，uo为输出电压，us为功率开关电压应力，n为电压增益单元数量。
2、仅含有1个功率开关，控制策略及驱动电路简单。
附图说明
图1是本发明电路原理图。
图2是本发明扩展单元数为1时的电路拓扑图。
图3是传统Boost变换器的电路拓扑图。
图4是本发明扩展单元数为1时的输入输出增益与传统Boost变换器的输入输出增益对比图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
如图2所示：一种基于新型电压增益单元的单开关高增益Boost变换器，该变换器包含一个直流输入源，一个负载RL，一个基本Boost变换器，n个电压增益单元；其中：
基本Boost变换器包含一个电感L1，一个电容C1，一个功率开关S1，一个二极管D1。其连接形式如下：电感L1的左端接输入电源的正极，电感L1的右端连接功率开关S1的漏极以及二极管D1的阳极，二极管D1的阴极与电容C1的上端相连，功率开关S1的源极、电容C1的下端与输入电源的负极相连；
n个电压增益单元的元器件和内部连接形式均相同，以第i个扩展单元为例说明，其含有：一个电感Li1，一个二极管Di1，两个电容Ci1、Ci2，其中电容Ci1的右端与电感Li1的上端以及二极管Di1的阳极相连，二极管Di1的阴极与电容Ci2的上端相连。
各个电压增益单元之间的连接形式如下，1<i≤n：
第i-1个电压增益单元中电容C(i-1)1的右端、电感L(i-1)1的上端以及二极管D(i-1)1的阳极相连的交点与第i个电压增益单元中电容Ci1的左端相连，第i-1个电压增益单元中二极管D(i-1)1的阴极与电容C(i-1)2的上端相连的交点与第i个电压增益单元中电感Li1的下端相连，第i-1个电压增益单元中电容C(i-1)2的下端与第i个电压增益单元中电容Ci2的下端以及输入电源的负极相连；
第1个电压增益单元与基本Boost变换器之间的连接关系如下：基本Boost变换器中电感L1的右端与功率开关S1的漏极以及二极管D1的阳极相连的交点与第1个扩展单元中电容C11的左端相连，基本Boost变换器中二极管D1的阴极与电容C1的上端相连的交点与第1个扩展单元中电感L11的下端相连。
负载RL的两端与第n个扩展单元中电容Cn2的两端相连。
所述功率开关S1的栅极接其控制器，其占空比可以在0至1之间变化。
在电感L1的电流连续导通时，根据功率开关状态的不同，可以将电路分为2种工作状态：
(1)：功率开关S1导通，二极管D1、D11均关断，此时电感L1、L11、电容C11充电，电容C1、C12放电；电感L1、L2、L11端电压如下式所示：
(2)：功率开关S1关断，二极管D1、D11均导通，此时电感L1、L11、电容C11放电，电容C1、C12充电；电感L1、L2、L11端电压如下式所示：
本发明的上述实施实例仅仅是为说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化和变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本发明的技术方案,所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (2)

1.一种基于新型电压增益单元的单开关高增益Boost变换器，其特征在于：该变换器包含一个直流输入源，一个负载RL，一个基本Boost变换器，n个电压增益单元；其中：
基本Boost变换器包含一个电感L1，一个电容C1，一个功率开关S1，一个二极管D1；其连接形式如下：电感L1的左端接输入电源的正极，电感L1的右端连接功率开关S1的漏极以及二极管D1的阳极，二极管D1的阴极与电容C1的上端相连，功率开关S1的源极、电容C1的下端与输入电源的负极相连；
n个电压增益单元的元器件和内部连接形式均相同，以第i个扩展单元为例说明，其含有：一个电感Li1，一个二极管Di1，两个电容Ci1、Ci2，其中电容Ci1的右端与电感Li1的上端以及二极管Di1的阳极相连，二极管Di1的阴极与电容Ci2的上端相连；
各个电压增益单元之间的连接形式如下，1<i≤n：
第i-1个电压增益单元中电容C(i-1)1的右端、电感L(i-1)1的上端以及二极管D(i-1)1的阳极相连的交点与第i个电压增益单元中电容Ci1的左端相连，第i-1个电压增益单元中二极管D(i-1)1的阴极与电容C(i-1)2的上端相连的交点与第i个电压增益单元中电感Li1的下端相连，第i-1个电压增益单元中电容C(i-1)2的下端与第i个电压增益单元中电容Ci2的下端以及输入电源的负极相连；
第1个电压增益单元与基本Boost变换器之间的连接关系如下：基本Boost变换器中电感L1的右端与功率开关S1的漏极以及二极管D1的阳极相连的交点与第1个扩展单元中电容C11的左端相连，基本Boost变换器中二极管D1的阴极与电容C1的上端相连的交点与第1个扩展单元中电感L11的下端相连；
负载RL的两端与第n个扩展单元中电容Cn2的两端相连。
2.根据权利要求1所述一种基于新型电压增益单元的单开关高增益Boost变换器，其特征在于：所述功率开关S1的栅极接其控制器，其占空比在0至1之间变化。
CN201811392553.0A 2018-11-21 2018-11-21 一种基于新型电压增益单元的单开关高增益Boost变换器 Pending CN109274265A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811392553.0A CN109274265A (zh) 2018-11-21 2018-11-21 一种基于新型电压增益单元的单开关高增益Boost变换器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811392553.0A CN109274265A (zh) 2018-11-21 2018-11-21 一种基于新型电压增益单元的单开关高增益Boost变换器

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN109274265A true CN109274265A (zh) 2019-01-25

Family

ID=65189688

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811392553.0A Pending CN109274265A (zh) 2018-11-21 2018-11-21 一种基于新型电压增益单元的单开关高增益Boost变换器

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109274265A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111786555A (zh) * 2020-07-22 2020-10-16 福州大学 基于新型升压单元的零纹波高增益dc-dc变换器
CN111800004A (zh) * 2020-07-13 2020-10-20 中南大学 可扩展的非隔离型单管高升压比直流变换器

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20100078122A (ko) * 2008-12-30 2010-07-08 서울산업대학교 산학협력단 고승압비를 갖는 비절연 소프트 스위칭 ｄｃ­ｄｃ 컨버터
CN101867297A (zh) * 2010-07-02 2010-10-20 杭州浙大太阳电气有限公司 用于分布式光伏发电的单相软开关高增益升压型变换器
KR100999228B1 (ko) * 2009-07-29 2010-12-07 엘지이노텍 주식회사 고전압 이득을 갖는 부스트 컨버터
KR20110127364A (ko) * 2010-05-19 2011-11-25 엘지디스플레이 주식회사 고효율 ｄｃ-ｄｃ 변환기
US20120057373A1 (en) * 2010-09-02 2012-03-08 Huan Tsai Liu Boost-Forward-Flyback High Gain Converter
WO2016177011A1 (zh) * 2015-05-01 2016-11-10 华南理工大学 一种共地的高增益z源升压变换器
CN209170220U (zh) * 2018-11-21 2019-07-26 三峡大学 一种基于新型电压增益单元的单开关高增益Boost变换器

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20100078122A (ko) * 2008-12-30 2010-07-08 서울산업대학교 산학협력단 고승압비를 갖는 비절연 소프트 스위칭 ｄｃ­ｄｃ 컨버터
KR100999228B1 (ko) * 2009-07-29 2010-12-07 엘지이노텍 주식회사 고전압 이득을 갖는 부스트 컨버터
KR20110127364A (ko) * 2010-05-19 2011-11-25 엘지디스플레이 주식회사 고효율 ｄｃ-ｄｃ 변환기
CN101867297A (zh) * 2010-07-02 2010-10-20 杭州浙大太阳电气有限公司 用于分布式光伏发电的单相软开关高增益升压型变换器
US20120057373A1 (en) * 2010-09-02 2012-03-08 Huan Tsai Liu Boost-Forward-Flyback High Gain Converter
WO2016177011A1 (zh) * 2015-05-01 2016-11-10 华南理工大学 一种共地的高增益z源升压变换器
CN209170220U (zh) * 2018-11-21 2019-07-26 三峡大学 一种基于新型电压增益单元的单开关高增益Boost变换器

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
MOHAMAD REZA BANAEI等: "Analysis and Implementation of a New SEPIC-Based Single-Switch BucK–Boost DC–DC Converter With Continuous Input Current", 《IEEE》, pages 10317 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111800004A (zh) * 2020-07-13 2020-10-20 中南大学 可扩展的非隔离型单管高升压比直流变换器
CN111786555A (zh) * 2020-07-22 2020-10-16 福州大学 基于新型升压单元的零纹波高增益dc-dc变换器
CN111786555B (zh) * 2020-07-22 2021-11-02 福州大学 基于新型升压单元的零纹波高增益dc-dc变换器

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN203942447U (zh) 一种zvt交错并联高增益式dc/dc变换器
CN111464024B (zh) 一种具备高增益升压能力的Buck-Boost DC-DC变换器
CN106787723A (zh) 一种多输入高升压dc/dc变换器
CN106533173B (zh) 一种输入相数可调的高增益dc/dc变换器
CN109327135A (zh) 一种新能源系统及其准z源开关电容变换器
CN112737330B (zh) 一种高增益Buck-Boost DC-DC变换器
CN109217670A (zh) 一种新能源系统及其z源dc-dc变换器
CN110212763A (zh) 一种四相并联电容串接式Boost变换器及其均流方法
CN108183609A (zh) 一种光伏系统用不对称升压单元的级联型dc/dc变换器
CN203911754U (zh) 一种交错并联零电压关断高增益dc/dc变换器
CN209170220U (zh) 一种基于新型电压增益单元的单开关高增益Boost变换器
Ghaderi et al. A novel step-up power converter configuration for solar energy application
CN109274265A (zh) 一种基于新型电压增益单元的单开关高增益Boost变换器
CN109309448A (zh) 一种宽输入宽输出Cuk DC-DC变换器
CN109672332A (zh) 一种单管高增益零纹波dc-dc变换器
CN206878702U (zh) 一种基于倍压单元的高升压dc/dc变换器
CN206294078U (zh) 一种多输入高升压dc/dc变换器
CN111446855B (zh) 一种具有多个基础单元的Boost DC-DC变换器
CN207368879U (zh) 一种低电压应力的高增益准开关升压dc/dc变换器
CN106655774B (zh) 一种多输入高增益dc/dc变换器
CN106712504B (zh) 一种含有软开关的非隔离型高增益dc/dc变换器
CN209170226U (zh) 一种新型可扩展Zeta DC-DC变换器
CN105978322B (zh) 一种开关电容型高增益准z源dc-dc变换器
CN109510464A (zh) 一种具备高增益升压能力的Buck-Boost DC-DC变换器
CN109274267A (zh) 一种新型可扩展Zeta DC-DC变换器

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination