CN203457048U - 一种低纹波四开关升降压直流变换器 - Google Patents

一种低纹波四开关升降压直流变换器 Download PDF

Info

Publication number
CN203457048U
CN203457048U CN201320394059.4U CN201320394059U CN203457048U CN 203457048 U CN203457048 U CN 203457048U CN 201320394059 U CN201320394059 U CN 201320394059U CN 203457048 U CN203457048 U CN 203457048U
Authority
CN
China
Prior art keywords
converter
switching tube
switch
filter capacitor
ripple
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.)
Withdrawn - After Issue
Application number
CN201320394059.4U
Other languages
English (en)
Inventor
姚华文
孟庆远
宋美恩
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.)
NANJING GNE NEW ENERGY TECHNOLOGY CO., LTD.
Original Assignee
CHANGZHOU GNE NEW ENERGY TECHNOLOGY Co Ltd
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 CHANGZHOU GNE NEW ENERGY TECHNOLOGY Co Ltd filed Critical CHANGZHOU GNE NEW ENERGY TECHNOLOGY Co Ltd
Priority to CN201320394059.4U priority Critical patent/CN203457048U/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN203457048U publication Critical patent/CN203457048U/zh
Anticipated expiration legal-status Critical
Withdrawn - After Issue legal-status Critical Current

Links

Images

Abstract

本实用新型公开了一种低纹波四开关升降压直流变换器,包括输入源、三个滤波电容、第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、两个滤波电感和负载,所述输入源的两端并联有第一滤波电容,所述负载的两端并联有第三滤波电容,所述第一开关管和第三开关管互补导通,所述第二开关管和第四开关管互补导通。本实用新型提供的低纹波四开关升降压直流变换器,所述输入源和输出之间为单级功率变换且保证电流连续,从而提高变换效率,有效降低了直流变换器输入输出端的纹波,适用于对电流纹波要求较小的场合。

Description

一种低纹波四开关升降压直流变换器
技术领域
本实用新型涉及一种升降压直流变换器,尤其涉及一种低纹波四开关升降压直流变换器,属于电力电子变换器技术领域。 
背景技术
升降压直流变换器在光伏发电系统、可再生能源供电系统、蓄电池充放电等电压宽范围变化的场合具有广泛的应用前景。低纹波是直流-直流变换器所关注的重要性能指标,不仅可以减小滤波器的体积和重量,还可以有效改善输入源或负载的电能质量。在光伏发电应用场合,升降压变换器通常作为前级直流变换器与光伏电池相连,低纹波可以有效保证最大功率点跟踪具有良好的性能。 
传统的单开关管升降压直流变换器,如Buck/Boost、Flyback、SEPIC和Cuk变换器等,虽然能够实现升降压变换的功能,但它们存在诸如器件应力高、体积重量大、输入输出反极性等问题,限制了它们在某些场合的应用。 
请参见图1,现有的四开关升降压直流变换器只使用一个电感L1,拓扑结构简洁、功率密度高,但输入和输出端的电流都断续,不满足低纹波场合的应用需求。为了实现输入输出端的低纹波,需要额外在其输入输出端增加滤波器,增加了变换器的体积、重量和成本。 
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种低纹波四开关升降压直流变换器,能够有效降低直流变换器输入输出端的纹波,且不需要额外增加滤波器,不会增加变换器的体积、重量和成本。 
本实用新型为解决上述技术问题而采用的技术方案是提供一种低纹波四开关升降压直流变换器,包括输入源、第一滤波电容、第一开关管、第二开关管、第二滤波电容、第三开关管、第四开关管、第一电感、第二电感、第三滤波电容 和负载,所述输入源的正极连于第一滤波电容的一端、第一开关管的漏极和第三开关管的源极,所述第三开关管的漏极连于第二滤波电容的一端和第二开关管的漏极,所述第二开关管的源极连于第四开关管的漏极和第一电感的一端,所述第四开关管的源极连于第二滤波电容的另一端、第一开关管的源极和第二电感的一端,所述第一电感的另一端连于第三滤波电容的一端和负载的一端,所述负载的另一端连于第三滤波电容的另一端、第二电感的另一端、第一滤波电容的另一端和输入源的负极。 
本实用新型对比现有技术有如下的有益效果:本实用新型提供的低波纹四开关升降压直流变换器,所述输入源和输出之间为单级功率变换且保证电流连续,从而提高变换效率,有效降低了直流变换器输入输出端的纹波,适用于对电流纹波要求较小的场合。 
附图说明
图1为现有四开关升降压直流变换器电路原理图; 
图2为本实用新型低纹波四开关升降压直流变换器电路原理图; 
图3为本实用新型低纹波四开关升降压直流变换器在升压和降压两种工作模式下的等效电路图; 
图4(a)为本实用新型直流变换器在升压工作模式开关模态1下的等效电路图;图4(b)为本实用新型直流变换器在升压工作模式开关模态2下的等效电路图; 
图5(a)为本实用新型直流变换器在降压工作模式开关模态1下的等效电路图;图5(b)为本实用新型直流变换器在降压工作模式开关模态2下的等效电路图。 
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的技术方案进行详细说明。 
图2为本实用新型低纹波四开关升降压直流变换器电路原理图。 
请参见图2,本实用新型提供的低纹波四开关升降压直流变换器,由输入源Vin、第一滤波电容C1、第一开关管S1、第二开关管S2、第二滤波电容C2、第三开关管S3、第四开关管S4、第一电感L1、第二电感L2、第三滤波电容C3和负载Ro构成,其中,输入源Vin的正极连于第一滤波电容C1的一端、第一开关管S1 的漏极和第三开关管S3的源极,第三开关管S3的漏极连于第二滤波电容C2的一端和第二开关管S2的漏极,第二开关管S2的源极连于第四开关管S4的漏极和第一电感L1的一端,第四开关管S4的源极连于第二滤波电容C2的另一端、第一开关管S1的源极和第二电感L2的一端,第一电感L1的另一端连于第三滤波电容C3的一端和负载Ro的一端,负载Ro的另一端连于第三滤波电容C3的另一端、第二电感L2的另一端、第一滤波电容C1的另一端和输入源Vin的负极。 
本实用新型提供的低纹波四开关升降压直流变换器,其控制方法如下:所述第一开关管S1和第三开关管S3互补导通,第二开关管S2和第四开关管S4互补导通,在升压模式,第一开关管S1和第三开关管S3高频开关工作,第二开关管S2保持直通而第四开关管S4保持关断;在降压模式,第二开关管S2和第四开关管S4高频开关工作,第三开关管S3保持直通而第一开关管S1保持关断。 
下面结合附图3~5详细说明本实用新型提供的低纹波四开关升降压直流变换器的工作过程。 
根据输入、输出电压大小关系,变换器可以有升压和降压两种工作模式。开关管S1、S2的占空比分别记为d1、d2,输出电压记为Vo,则在电感电流连续的情况下,变换器工作进入稳态时输入、输出电压关系为: 
V o = d 2 V in 1 - d 1 - - - ( 1 )
当Vin<Vo时,变换器工作在升压模式,此时,S1、S3处于开关状态,S2一直导通,S4一直关断,其等效电路如图3(a)所示;当Vin>Vo时,变换器工作在降压模式,此时,S2、S4处于开关状态,S1一直关断,S3一直导通,其等效电路如图3(b)所示。 
下面详细分析在两种工作模式下变换器的工作模态。电感L1、L2的电流分别记为iL1、iL2。假设所有电感、电容和开关管都为理想器件,忽略电容C1和C3上的电压纹波,则电容C1的电压等于输入源电压Vin,电容C3的电压等于负载两端电压Vo,且电感L2中的电流为平滑的直流。因此,对于电感L2而言,仅需要较小的电感值就可以实现输入输出电流连续。 
在升压和降压模式,变换器均有两种开关模态。 
(1)升压模式 
工作模态1,如图4(a)所示:S1开通,S3关断,iL1、iL2满足: 
di L 1 dt = V in + V c 2 - V o L 1 di L 2 dt = V in L 2 - - - ( 2 )
工作模态2,如图4(b)所示:S1关断,S3导通,iL1、iL2满足: 
di L 1 dt = V in - V o L 1 di L 2 dt = V in - V c 2 L 2 - - - ( 3 )
由电感伏秒平衡原理,整理式(2~3),可以得到输入、输出电压关系: 
V o = V in 1 - d 1 V c 2 = V o - - - ( 4 )
(2)降压模式 
工作模态1,如图5(a)所示:S2开通,S4关断,iL1、iL2满足: 
di L 1 dt = V in - V o L 1 di L 2 dt = V in - V c 2 L 2 - - - ( 5 )
工作模态2,如图5(b)所示:S2关断,S4导通,iL1、iL2满足: 
di L 1 dt = V in - V c 2 - V o L 1 di L 2 dt = V in - V c 2 L 2 - - - ( 6 )
由电感伏秒平衡原理,整理式(2~3),可以得到输入、输出电压关系: 
V o = d 2 V in V c 2 = V in - - - ( 7 )
由于d1和d2可以在0~1之间任意变化,因此调节S1和S2的占空比就能够适应任意的输入输出电压,满足宽范围升降压变换的应用需求。同时,变换器输入、输出电流连续,适用于对电流纹波要求较小的场合。 
综上所述,本实用新型提供的低纹波四开关升降压直流变换器,所述输入源和输出之间为单级功率变换且保证电流连续,从而提高变换效率,有效降低了直 流变换器输入输出端的纹波,适用于对电流纹波要求较小的场合。具体优点如下:(1)输入、输出电流均连续,可以满足光伏发电等低电流纹波应用场合需求;(2)滤波电感体积小、重量轻、成本低,变换器功率密度高;(3)可以实现宽范围升降压变换。 
虽然本实用新型已以较佳实施例揭示如上,然其并非用以限定本实用新型,任何本领域技术人员,在不脱离本实用新型的精神和范围内,当可作些许的修改和完善,因此本实用新型的保护范围当以权利要求书所界定的为准。 

Claims (1)

1.一种低纹波四开关升降压直流变换器,其特征在于,包括输入源、第一滤波电容(C1)、第一开关管(S1)、第二开关管(S2)、第二滤波电容(C2)、第三开关管(S3)、第四开关管(S4)、第一电感(L1)、第二电感(L2)、第三滤波电容(C3)和负载(Ro),所述输入源的正极连于第一滤波电容(C1)的一端、第一开关管(S1)的漏极和第三开关管(S3)的源极,所述第三开关管(S3)的漏极连于第二滤波电容(C2)的一端和第二开关管(S2)的漏极,所述第二开关管(S2)的源极连于第四开关管(S4)的漏极和第一电感(L1)的一端,所述第四开关管(S4)的源极连于第二滤波电容(C2)的另一端、第一开关管(S1)的源极和第二电感(L2)的一端,所述第一电感(L1)的另一端连于第三滤波电容(C3)的一端和负载(Ro)的一端,所述负载(Ro)的另一端连于第三滤波电容(C3)的另一端、第二电感(L2)的另一端、第一滤波电容(C1)的另一端和输入源(Vin)的负极。
CN201320394059.4U 2013-07-04 2013-07-04 一种低纹波四开关升降压直流变换器 Withdrawn - After Issue CN203457048U (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201320394059.4U CN203457048U (zh) 2013-07-04 2013-07-04 一种低纹波四开关升降压直流变换器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201320394059.4U CN203457048U (zh) 2013-07-04 2013-07-04 一种低纹波四开关升降压直流变换器

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN203457048U true CN203457048U (zh) 2014-02-26

Family

ID=50136894

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201320394059.4U Withdrawn - After Issue CN203457048U (zh) 2013-07-04 2013-07-04 一种低纹波四开关升降压直流变换器

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN203457048U (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103337957A (zh) * 2013-07-04 2013-10-02 南京集能易新能源技术有限公司 一种低纹波四开关升降压直流变换器及其控制方法
CN104201888A (zh) * 2014-09-15 2014-12-10 盐城工学院 一种对称结构变换器的电流控制方法
CN111817550A (zh) * 2020-06-01 2020-10-23 湖南大学 低EMI Boost变换器

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103337957A (zh) * 2013-07-04 2013-10-02 南京集能易新能源技术有限公司 一种低纹波四开关升降压直流变换器及其控制方法
CN104201888A (zh) * 2014-09-15 2014-12-10 盐城工学院 一种对称结构变换器的电流控制方法
CN104201888B (zh) * 2014-09-15 2016-05-11 盐城工学院 一种对称结构变换器的电流控制方法
CN111817550A (zh) * 2020-06-01 2020-10-23 湖南大学 低EMI Boost变换器

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN203261235U (zh) 高增益sepic变换器
CN103066873B (zh) 新型降压式无桥Cuk 功率因数校正PFC电路
CN103560666A (zh) 具有低纹波的四开关升降压变换器及其控制方法
CN204633600U (zh) 一种新型交错并联升降压斩波电路拓扑结构
CN107517003A (zh) 一种输出浮地输入并联高增益Boost变换电路及切换方法
CN201699584U (zh) 用于太阳能分布式发电的高效率升压型变换器
CN103490622B (zh) 一种单开关高增益升压变换器
CN104124866A (zh) 升降压双向直流变换器拓扑
CN203859682U (zh) 低输入电流纹波单开关高增益变换器
CN103326566A (zh) 一种四开关升降压直流变换器及其控制方法
CN105939108A (zh) 一种开关电感型准开关升压dc-dc变换器
CN103746554A (zh) 光伏模块用双向电压输出的高升压比变换器
CN103391001A (zh) 用于光伏逆变器mppt环节的高增益dcdc变换器
CN103312168A (zh) 双向双输入zeta直流变换器及其功率分配方法
CN105490523A (zh) 一种开关准z源型升压变换器
CN103441674A (zh) 双向双输入cuk/buckboost直流变换器及其功率分配方法
CN203827175U (zh) 一种新型软开关双向dc-dc变换器
CN103490635B (zh) 一种改进型h桥升降压直流变换器及其控制方法
CN203457048U (zh) 一种低纹波四开关升降压直流变换器
CN104270085A (zh) 一种太阳能光伏发电系统中的dc/dc变换电路
CN103390999A (zh) 双向双输入buckboost直流变换器及其功率分配方法
CN103337957B (zh) 一种低纹波四开关升降压直流变换器及其控制方法
CN203608084U (zh) 具有低纹波的四开关升降压变换器
CN203457047U (zh) 一种四开关升降压直流变换器
CN103296879A (zh) 双向双输入cuk直流变换器及其功率分配方法

Legal Events

Date Code Title Description
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
C56 Change in the name or address of the patentee

Owner name: JIANGSU JINENGYI NEW ENERGY TECHNOLOGY CO., LTD.

Free format text: FORMER NAME: CHANGZHOU JINENG NEW ENERGY TECHNOLOGY CO., LTD.

CP01 Change in the name or title of a patent holder

Address after: 213300, building 210, building C, 218 Wang Kou Road, Zhongguancun science and Technology Industrial Park, Jiangsu, Jiangsu, Changzhou, Liyang

Patentee after: NANJING GNE NEW ENERGY TECHNOLOGY CO., LTD.

Address before: 213300, building 210, building C, 218 Wang Kou Road, Zhongguancun science and Technology Industrial Park, Jiangsu, Jiangsu, Changzhou, Liyang

Patentee before: CHANGZHOU GNE NEW ENERGY TECHNOLOGY CO., LTD.

AV01 Patent right actively abandoned

Granted publication date: 20140226

Effective date of abandoning: 20150325

RGAV Abandon patent right to avoid regrant