CN208063045U - 一种新型准z源dc-dc变换器 - Google Patents

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Abstract

本实用新型提供了一种新型准Z源DC‑DC变换器，包括输入电源、第一电感、第一开关、第二开关、二极管、准Z源网络、第一电容、滤波电感和滤波电容。输入电源依次串联第一电感、二极管、滤波电感和滤波电容，在二极管的两端并联有串联的第一开关和准Z源网络。准Z源网络包括并联的第一支路和第二支路，第一支路包括串联的第二电感和第三电容，第二支路包括串联的第二电容和第三电感，在第一支路和第二支路之间连接有第三开关。本实用新型具有升压增益大、输入电流连续、启动冲击电流小等优点。变换器可以在占空比较小的条件下实现较高的电压增益，这样在一个周期内导通时间较短，减少开关管的损耗，有利于开关管的散热，提高系统的工作效率。

Description

一种新型准Z源DC-DC变换器
技术领域
本实用新型涉及DC-DC变换器领域，具体涉及一种新型准Z源DC-DC变换器。
背景技术
随着经济与科技的发展，以及人们对环境越来越关注，光伏电动汽车以其清洁、高效、可持续发展的特点引来了众多学者的广泛研究，而作为光伏电动汽车的重要设备DC-DC升压变换器在光伏电动汽车上的研究也成为了新潮流。传统的DC-DC变换器以Buck和Boost两种基本的电路为基础，当开关管占空比接近1时，Boost变换器的电压增益才足够大，这会导致在控制、发热、效率等方面的缺陷。
实用新型内容
针对现有的DC-DC变换器电路存在的输出电压增益低、损耗高、效率低的问题，本实用新型提供了一种新型准Z源DC-DC变换器。
本实用新型采用以下的技术方案：
一种新型准Z源DC-DC变换器，包括输入电源、第一电感、第一开关、第二开关、二极管、准Z源网络、第一电容、滤波电感和滤波电容；
输入电源依次串联第一电感、二极管、滤波电感和滤波电容，滤波电容的两端为输出端，在二极管的两端并联有串联的第一开关和准Z源网络，准Z源网络通过第一电容与输入电源的负极相连，第二开关的一端连接在滤波电感的正极，另一端与输入电源的负极相连；
所述准Z源网络包括并联的第一支路和第二支路，第一支路包括串联的第二电感和第三电容，第二支路包括串联的第二电容和第三电感，在第一支路和第二支路之间连接有第三开关，第三开关的一端连接在第二电感的负极，另一端连接在第三电感的正极。
优选地，所述第一开关、第二开关和第三开关均为绝缘栅双极晶体管。
优选地，所述第一开关的集电极与第一电感的负极相连，第一开关的发射极与第二电感和第二电容的并联端相连；第二开关的集电极与滤波电感的正极相连，第二开关的发射极与输入电源的负极相连；第三开关的集电极与第二电感的负极相连，第三开关的发射极与第三电感的正极相连。
优选地，所述第二电感和第二电容的并联端与第一电容相连。
优选地，所述第一电容、第二电容、第三电容和滤波电容均为电解电容，第一电容、第二电容和第三电容的电容量相同。
优选地，所述第一电感、第二电感、第三电感的电感量相同。
优选地，所述第一开关和第三开关的同时开启或同时断开，当第一开关和第三开关开启时，第二开关断开；当第一开关和第三开关断开时，第二开关开启。
本实用新型具有的有益效果是：
本实用新型提供的新型准Z源C-DC变换器，具有升压增益大、输入电流连续、启动冲击电流小等优点；变换器可以在占空比较小的条件下实现较高的电压增益，这样在一个周期内导通时间较短，减少开关管的损耗，有利于开关管的散热，提高系统的工作效率。
附图说明
图1为新型准Z源DC-DC变换器的主电路拓扑结构。
图2为新型准Z源DC-DC变换器的工作状态一。
图3为新型准Z源DC-DC变换器的工作状态二。
图4为新型准Z源DC-DC变换器的输出电压波形图。
图5为新型准Z源DC-DC变换器的输入电流波形图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型进行具体的说明：
结合图1至图5，一种新型准Z源DC-DC变换器，包括输入电源Ui、第一电感L1、第一开关S1、第二开关S2、二极管D、准Z源网络、第一电容C1、滤波电感Lf和滤波电容CF。
输入电源依次串联第一电感L1、二极管D、滤波电感Lf和滤波电容CF，滤波电容的两端为输出端，输出端连接负载R。
在二极管D的两端并联有串联的第一开关和准Z源网络，准Z源网络通过第一电容与输入电源的负极相连。
第二开关的一端连接在滤波电感的正极，另一端与输入电源的负极相连。
准Z源网络包括并联的第一支路和第二支路，第一支路包括串联的第二电感L2和第三电容C3，第二支路包括串联的第二电容C2和第三电感L3，在第一支路和第二支路之间连接有第三开关S3，第三开关的一端连接在第二电感的负极，另一端连接在第三电感的正极。
第一开关、第二开关和第三开关均为绝缘栅双极晶体管。
第一开关的集电极与第一电感的负极相连，第一开关的发射极与第二电感和第二电容的并联端相连。
第二开关的集电极与滤波电感的正极相连，第二开关的发射极与输入电源的负极相连。
第三开关的集电极与第二电感的负极相连，第三开关的发射极与第三电感的正极相连。
第二电感和第二电容的并联端与第一电容相连。
第一电容、第二电容、第三电容和滤波电容均为电解电容，第一电容、第二电容和第三电容的电容量相同。
第一电感、第二电感、第三电感的电感量相同。
第一开关和第三开关的同时开启或同时断开，当第一开关和第三开关开启时，第二开关断开；当第一开关和第三开关断开时，第二开关开启。
实施例1
如图2所示，第一开关和第三开关同时断开，第二开关开启，此时输入电源Ui给第一电感L1充电，第一电容C1、第二电容C2和第三电容C3给准Z源网络的第二电感L2和第三电感L3充电。滤波电感Lf给负载R供电，U0为负载电压，此时有：
实施例2
如图3所示，第二开关断开，第一开关和第三开关同时开启，输入电源Ui和第一电感L1既给第一电容C1充电，也通过准Z源网络给滤波电感Lf和负载R供电，准Z源网络的第二电感L2和第三电感L3给第二电容C2和第三电容C3充电，此时有：
上述两个实施例的工作状态，分别工作在两大组双向开关互补的条件下，且每种开关状态下回路的电压关系相同。第一电感、第二电感、第三电感在一个工作周期内吸收和释放的能量相同。
如图4和图5，给出样机参数L1＝L2＝L3＝200μH，C1＝C2＝C3＝470μF，Cf＝330uF，Lf＝800uH,fs＝20kHz，fs为开关频率，Ui＝12V；控制信号采用了TMS320F2812产生互补的PWM信号，该驱动信号采用落木源KA962D驱动板，主电路的全控型开关采用了SGH80N60UFDUltrafast IGBT，给出了D＝0.24时试验的波形，输出电压波形如图4所示。四个电容两端电压波形相同，输入端电流波形如图5所示。
从实验波形图可知，用示波器测的输出电压为22.3V，考虑器件本身的压降等因素，实验的输出电压接近理论分析值23.08V，主开关管S1的峰值电压都小于40V，在IGBT的耐压范围之内，输入电流连续，变换器具有升压效果明显，试验验证了理论分析的正确性。
当然，上述说明并非是对本实用新型的限制，本实用新型也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本实用新型的实质范围内所做出的c变化、改型、添加或替换，也应属于本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.一种新型准Z源DC-DC变换器，其特征在于，包括输入电源、第一电感、第一开关、第二开关、二极管、准Z源网络、第一电容、滤波电感和滤波电容；
输入电源依次串联第一电感、二极管、滤波电感和滤波电容，滤波电容的两端为输出端，在二极管的两端并联有串联的第一开关和准Z源网络，准Z源网络通过第一电容与输入电源的负极相连，第二开关的一端连接在滤波电感的正极，另一端与输入电源的负极相连；
所述准Z源网络包括并联的第一支路和第二支路，第一支路包括串联的第二电感和第三电容，第二支路包括串联的第二电容和第三电感，在第一支路和第二支路之间连接有第三开关，第三开关的一端连接在第二电感的负极，另一端连接在第三电感的正极。
2.根据权利要求1所述的一种新型准Z源DC-DC变换器，其特征在于，所述第一开关、第二开关和第三开关均为绝缘栅双极晶体管。
3.根据权利要求2所述的一种新型准Z源DC-DC变换器，其特征在于，所述第一开关的集电极与第一电感的负极相连，第一开关的发射极与第二电感和第二电容的并联端相连；第二开关的集电极与滤波电感的正极相连，第二开关的发射极与输入电源的负极相连；第三开关的集电极与第二电感的负极相连，第三开关的发射极与第三电感的正极相连。
4.根据权利要求1所述的一种新型准Z源DC-DC变换器，其特征在于，所述第二电感和第二电容的并联端与第一电容相连。
5.根据权利要求1所述的一种新型准Z源DC-DC变换器，其特征在于，所述第一电容、第二电容、第三电容和滤波电容均为电解电容，第一电容、第二电容和第三电容的电容量相同。
6.根据权利要求1所述的一种新型准Z源DC-DC变换器，其特征在于，所述第一电感、第二电感、第三电感的电感量相同。
7.根据权利要求1所述的一种新型准Z源DC-DC变换器，其特征在于，所述第一开关和第三开关同时开启或同时断开，当第一开关和第三开关开启时，第二开关断开；当第一开关和第三开关断开时，第二开关开启。
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