CN205336107U - 一种交错并联boost软开关电路 - Google Patents
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Abstract
一种交错并联boost软开关电路，包括boost电路以及与boost电路连接的软开关电路，所述软开关电路中由谐振电感、第一二极管和第二二极管组成的谐振电路支路中多串联了一个第三二极管，增大该支路的压降，使得在相同电流情况下，谐振电路支路中的压降比与之并联连接的主二级管支路的压降大，这样电流才会主要从boost电路中的主二极管的支路流过，而流经谐振电路支路的电流相对减小；进而可以解决在传统的软开关+boost电路中使用sic二极管所带来的软开关电路损耗较大以及谐振电感过热的问题。
Description
技术领域
本实用新型涉及Boost电路技术领域，具体涉及一种交错并联boost软开关电路。
背景技术
风能、太阳能等新能源均需要经过电力电子变换装置将直流电转换成交流电后才能接入电网，随着新能源发电量的逐年攀升，市场对电力电子变换器的要求朝向大功率、高频率、低损耗的方向快步前进。作为传统电力电子变换的开关已难以满足需求，而新型半导体sic器件具有超快的开关速度、超低的开关损耗以及更好的性能，被普遍认为是新一代的功率器件。而Boost电路作为一种最基本的DC/DC拓扑而广泛应用于各种电源产品中，而在光伏发电系统中采用两级系统，前级的Boost升压电路既可以提高并稳定太阳能光伏电池的输出电压，又可以最大功率跟踪控制放到前级升压侧，简单方便。而两级系统在提高效率方面，前级boost电路开关频率都在10KHz以上，这时其开关损耗以及电磁干扰问题对整机的影响已不可忽视，因此受限于传统的开关器件会带来boost电路效率低下、开关损耗大、散热器体积大以及开关管电压电流应力等问题，而使用新型半导体sic器件提高系统的效率与性能。然后再配合软开关电路后，可近一步提高boost电路的效率。而在传统的软开关+boost电路中，由于boost电路使用sic二极管，会使得电流大部分从软开关电路流过，使得软开关电路的损耗比较大，而且谐振电感流过的有效值增大，温升很高。若软开关电路也采用sic二极管，会降低谐振电感温度，但这样成本会增加很多。
现有技术中存在的问题分析：
图1为现有boost软开关电路拓扑结构，boost电路由一个PV输入直流源Uin正极端串联一主电感L，主开关管S1和S2并联连接在电感L和直流电源Uin负极端，电感的输出端串联一二极管D，二极管D的阳极与电感L的输出端相连接，二极管D的阴极与后级电路相连接，输出电容C1的正极与二极管D的阴极相连接，输出电容C1的负极与直流电源Uin负极端相连接，负载电阻R与输出电容并联连接。软开关电路由一个谐振电感Lr与一开关管Sa的漏极相连接，谐振电感Lr的另一端与boost电路中的电感L的输出端相连接，开关管Sa的源极与直流电源Uin负极端相连接，二极管D1的阴极与D2的阳极先串联，然后二极管D1的阳极与谐振电感Lr与开关管Sa串联连接点相连接，二极管D2的阴极与boost电路中的二极管D的阴极相连接，谐振电容Cr的一端与boost电路中的二极管D的阳极相连接，另一端与二极管D1和D2的串联连接点相连接。
电路工作时，boost电路中的两个主开关管S1、S2交错导通，软开关电路中的软开关Sa的工作频率是其boost电路中主开关管S1、S2频率的两倍。由于软开关电路中开关管Sa是在boost电路中的主开关管S1和S2开通前先开通，且Sa管的导通时间比boost电路中主管S1和S2的导通时间短，所以在boost电路中主开关管S1和S2开通时流过谐振电感Lr的电流有效值非常小，而主开关管S1和S2关断后，谐振电容Cr很快的将能量释放到母线电容C1之后，主二极管D导通，而此时在D与Lr、D1、D2组成的并联电路中，由于D管采用sic二极管，相同电流流过时，其自身的压降比普通的二极管产生的压降较高，电流大时压降会更高，这样使得负载电流大部分从谐振电路中的Lr、D1、D2组成的支路中流过，这样整个周期内流过谐振电感Lr的电流有效值非常大，从而导致谐振电感的温度较高，为了减小谐振电感Lr的发热，则需要将谐振电感设计得更大或对谐振电感采取风冷等措施，这样使得系统更复杂，成本更高。
发明内容
为了克服上述现有技术存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种交错并联boost软开关电路，可减小软开关电路流过的电流，进而可以解决在传统的软开关+boost电路中使用sic二极管所带来的软开关电路损耗较大以及谐振电感过热的问题。
为达到上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：
一种交错并联boost软开关电路，包括boost电路以及与boost电路连接的软开关电路，所述软开关电路由一个谐振电感Lr与一开关管Sa的漏极相连接，第一二极管D1的阴极与第二二极管D2的阳极先串联，然后第一二极管D1的阳极与谐振电感Lr与开关管Sa串联连接点相连接，第二二极管D2的阴极与boost电路中的主二极管D的阴极相连接，谐振电容Cr的一端与boost电路中的主二极管D的阳极相连接，另一端与第一二极管D1和第二二极管D2的串联连接点相连接；所述软开关电路中由谐振电感Lr、第一二极管D1和第二二极管D2组成的谐振电路支路中多串联了一个第三二极管D3，增大该支路的压降，使得在相同电流情况下，谐振电路支路中的压降比与之并联连接的主二级管D支路的压降大，这样电流才会主要从boost电路中的主二极管D的支路流过，而流经谐振电路支路的电流相对减小。
所述第三二极管D3串接在第二二极管D2之后，即第三二极管D3的阳极与第二二极管D2的阴极相连接，第三二极管D3的阴极与boost电路中的二极管D的阴极相连接。
所述第三二极管D3串接在谐振电感Lr的一端或另一端。
所述第三二极管D3串接在第一二极管D1的一端或另一端。
和现有技术相比较，本实用新型具备如下优点：
本实用新型在原有软开关+boost电路中增加一个普通二极管，可减小软开关电路流过的电流，进而可以解决在传统的软开关+boost电路中使用sic二极管所带来的软开关电路损耗较大以及谐振电感过热的问题。
附图说明
图1为现有boost软开关电路拓扑结构。
图2为本实用新型交错并联boost软开关电路拓扑结构。
图3为本发明新型交错并联boost软开关电路第二种拓扑结构。
图4为本发明新型交错并联boost软开关电路第三种拓扑结构。
图5为本发明新型交错并联boost软开关电路第四种拓扑结构。
图6为本发明新型交错并联boost软开关电路第五种拓扑结构。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细说明。
本实用新型一种交错并联boost软开关电路，包括boost电路以及与boost电路连接的软开关电路，所述软开关电路由一个谐振电感Lr与一开关管Sa的漏极相连接，第一二极管D1的阴极与第二二极管D2的阳极先串联，然后第一二极管D1的阳极与谐振电感Lr与开关管Sa串联连接点相连接，第二二极管D2的阴极与boost电路中的主二极管D的阴极相连接，谐振电容Cr的一端与boost电路中的主二极管D的阳极相连接，另一端与第一二极管D1和第二二极管D2的串联连接点相连接；所述软开关电路中由谐振电感Lr、第一二极管D1和第二二极管D2组成的谐振电路支路中多串联了一个第三二极管D3，增大该支路的压降，使得在相同电流情况下，谐振电路支路中的压降比与之并联连接的主二级管D支路的压降大，这样电流才会主要从boost电路中的主二极管D的支路流过，而流经谐振电路支路的电流相对减小。
如图2所示，所述第三二极管D3串接在第二二极管D2之后，即第三二极管D3的阳极与第二二极管D2的阴极相连接，第三二极管D3的阴极与boost电路中的主二极管D的阴极相连接。其它的电路连接与现有技术的电路相同。
电路工作时，普通二极管开启管压降大约0.7V，sic二极管开启管压降大约1V，在同等电流及温度下管压降大约是普通二极管的1.4倍左右，并且二极管会随着电流增大其管压降会增大，所以为保证在满载工作时软开关二极管仍旧能可靠的截止，需要串联三个软开关二极管以保证其总压降大于主二极管D在满载工作时的压降，这样就能保证软开关二极管在主二极管D导通时基本没有电流流过，这样就可以降低软开关二极管的温升，又降低了流经谐振电感Lr的电流有效值，大幅度降低了谐振电感Lr的温升，解决了软开关电路使用普通二极管时谐振电感温度过高的问题。当然为了解决该问题，软开关电路也可串联更多的二极管，但这样会增加整个电路中开关管的损耗及增加电路成本。
软开关电路中由谐振电感Lr、第一二极管D1和第二二极管D2组成的谐振电路支路中串联二极管主要是为了增大该支路的压降，使得在相同电流情况下，谐振电路中支路的压降比与之并联连接的主二级管D支路的压降大，这样电流才会主要从boost电路中的主二极管D的支路流过，而流经谐振电路支路的电流相对减小，所以该谐振电流中任何地方串联一二极管D3均可达到该目的。
如图3和图4所示，所述第三二极管D3串接在谐振电感Lr的一端或另一端。
如图5和图6所示，所述第三二极管D3串接在第一二极管D1的一端或另一端。
Claims (4)
1.一种交错并联boost软开关电路，包括boost电路以及与boost电路连接的软开关电路，所述软开关电路由一个谐振电感(Lr)与一开关管(Sa)的漏极相连接，第一二极管(D1)的阴极与第二二极管(D2)的阳极先串联，然后第一二极管(D1)的阳极与谐振电感(Lr)与开关管(Sa)串联连接点相连接，第二二极管(D2)的阴极与boost电路中的主二极管(D)的阴极相连接，谐振电容(Cr)的一端与boost电路中的主二极管(D)的阳极相连接，另一端与第一二极管(D1)和第二二极管(D2)的串联连接点相连接；其特征在于：所述软开关电路中由谐振电感(Lr)、第一二极管(D1)和第二二极管(D2)组成的谐振电路支路中多串联了一个第三二极管(D3)，增大该支路的压降，使得在相同电流情况下，谐振电路支路中的压降比与之并联连接的主二级管(D)支路的压降大，这样电流才会主要从boost电路中的主二极管(D)的支路流过，而流经谐振电路支路的电流相对减小。
2.根据权利要求1所述的交错并联boost软开关电路，其特征在于：所述第三二极管(D3)串接在第二二极管(D2)之后，即第三二极管(D3)的阳极与第二二极管(D2)的阴极相连接，第三二极管(D3)的阴极与boost电路中的二极管(D)的阴极相连接。
3.根据权利要求1所述的交错并联boost软开关电路，其特征在于：所述第三二极管(D3)串接在谐振电感(Lr)的一端或另一端。
4.根据权利要求1所述的交错并联boost软开关电路，其特征在于：所述第三二极管(D3)串接在第一二极管(D1)的一端或另一端。
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| CN115912914A (zh) * | 2022-12-01 | 2023-04-04 | 上海航天电子有限公司 | 一种高效率软开关交错并联Boost电路 |
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