JP6357709B2 - 高変圧比のｄｃ−ｄｃコンバータ - Google Patents

高変圧比のｄｃ−ｄｃコンバータ Download PDF

Info

Publication number
JP6357709B2
JP6357709B2 JP2017519762A JP2017519762A JP6357709B2 JP 6357709 B2 JP6357709 B2 JP 6357709B2 JP 2017519762 A JP2017519762 A JP 2017519762A JP 2017519762 A JP2017519762 A JP 2017519762A JP 6357709 B2 JP6357709 B2 JP 6357709B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
converter
power switch
switch tube
series
capacitor
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.)
Active
Application number
JP2017519762A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2017521041A (ja
Inventor
▲張▼彦虎
胡兵
朱瑞林
薛▲麗▼英
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.)
Sungrow Power Supply Co Ltd
Original Assignee
Sungrow Power Supply 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 Sungrow Power Supply Co Ltd filed Critical Sungrow Power Supply Co Ltd
Publication of JP2017521041A publication Critical patent/JP2017521041A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6357709B2 publication Critical patent/JP6357709B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

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
    • H02M3/10—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/156—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators
    • H02M3/158—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load
    • H02M3/1582—Buck-boost converters
    • 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
    • H02M3/10—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/156—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators
    • H02M3/158—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load
    • 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
    • H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
    • H02M3/325—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/335—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/33569—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having several active switching elements
    • H02M3/33576—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having several active switching elements having at least one active switching element at the secondary side of an isolation transformer
    • 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
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0067—Converter structures employing plural converter units, other than for parallel operation of the units on a single load
    • H02M1/0077—Plural converter units whose outputs are connected in series
    • 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
    • H02M3/10—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/1552—Boost converters exploiting the leakage inductance of a transformer or of an alternator as boost inductor
    • Y—GENERAL 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/56—Power conversion systems, e.g. maximum power point trackers

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)
  • Ignition Installations For Internal Combustion Engines (AREA)

Description

本出願は、２０１４年６月３０日に中国専利局に提出した、出願番号が２０１４１０３１００９０.４であって、発明の名称が「高変圧比のDC-DCコンバータ」である中国特許出願の優先権を主張し、その全ての内容は援用により本出願に組み込まれる。
本出願は電力電子技術分野に関し、より具体的には、高変圧比のDC-DCコンバータに関する。
従来技術は、一般的に、隔離手段を採用して太陽光発電システムにおいて広範囲の光起電力アレイ出力電圧を実現しする。即ち、絶縁変圧器を介してシステムにおけるDC-DCコンバータの昇圧比を向上する。
しかしながら、絶縁変圧器に存在するリーケージインダクタンス（leakage inductance）エネルギーは、スイッチ電圧オーバーシュート、電磁妨害等の一連の問題を引き起こし、極大なセキュリティリスクが存在し、更に、前記絶縁変圧器の導入は必ず余分なエネルギー損失をもたらし、前記DC-DCコンバータのエネルギー変換効率を低減してしまう。
従って、如何に前記DC-DCコンバータの高い昇圧比と、高い安全信頼性と、高いエネルギー変換効率とを兼ね備えるかの問題は、当業者が解決すべき課題となっている。
これに鑑み、本出願は、DC-DCコンバータの昇圧比を向上させるとともに、前記DC-DCコンバータの高い安全信頼性と高いエネルギー変換効率とを保証する高変圧比のDC-DCコンバータを提供する。
２つのDC-DCコンバータ本体を含む、高変圧比のDC-DCコンバータであって、前記２つのDC-DCコンバータ本体は、入力が並列に接続され、出力が直列に接続される。
ここで、前記２つのDC-DCコンバータ本体は、いずれも昇降圧DC-DCコンバータである。
ここで、１通りの前記昇降圧DC-DCコンバータは、直流電源の両端に直列に接続される第１のインダクタと第１のパワースイッチ管、及び前記第１のパワースイッチ管の両端に並列に接続される第１の直列接続分岐を含み、前記第１の直列接続分岐は、互いに直列に接続される第２のパワースイッチ管と、第１のキャパシタと、第２のキャパシタとを含み、
他の１通りの前記昇降圧DC-DCコンバータは、前記直流電源の両端に直列に接続される第２のインダクタと第３のパワースイッチ管、及び前記第３のパワースイッチ管の両端に並列に接続される第２の直列接続分岐を含み、前記第２の直列接続分岐は互いに直列に接続される第４のパワースイッチ管と、前記第２のキャパシタと、第３のキャパシタとを含む。
ここで、前記第１のパワースイッチ管と、前記第２のパワースイッチ管と、前記第３のパワースイッチ管と、前記第４のパワースイッチ管とは、いずれもMOS又はIGBTである。
ここで、前記２つのDC-DCコンバータ本体は、いずれも昇圧DC-DCコンバータである。
ここで、１通りの前記昇圧DC-DCコンバータは、直流電源の両端に直列に接続される第１のインダクタと第１のパワースイッチ管、及び前記第１のパワースイッチ管の両端に並列に接続される第１の直列接続分岐を含み、前記第１の直列接続分岐は互いに直列に接続される第１のダイオードと、第１のキャパシタと、第２のキャパシタとを含み、
他の１通りの前記昇圧DC-DCコンバータは、前記直流電源の両端に直列に接続される第２のインダクタと第２のパワースイッチ管、及び前記第２のパワースイッチ管の両端に並列に接続される第２の直列接続分岐を含み、前記第２の直列接続分岐は互いに直列に接続される第２のダイオードと、前記第２のキャパシタと、第３のキャパシタとを含む。
ここで、前記第１のパワースイッチ管と前記第２のパワースイッチ管とは、いずれもMOS又はIGBTである。
ここで、前記２つのDC-DCコンバータ本体は、１つの昇降圧DC-DCコンバータと１つの昇圧DC-DCコンバータとを含む。
ここで、前記昇降圧DC-DCコンバータは、直流電源の両端に直列に接続される第１のインダクタと第１のパワースイッチ管、及び前記第１のパワースイッチ管の両端に並列に接続される第１の直列接続分岐を含み、前記第１の直列接続分岐は互いに直列に接続される第２のパワースイッチ管と、第１のキャパシタと、第２のキャパシタとを含み、
前記昇圧DC-DCコンバータは、前記直流電源の両端に直列に接続される第２のインダクタと第３のパワースイッチ管、及び前記第２のインダクタの両端に並列に接続される第２の直列接続分岐を含み、前記第２の直列接続分岐は互いに直列に接続される第４のパワースイッチ管と第３のキャパシタとを含み、
ここで、前記第１のキャパシタと、前記第２のキャパシタと、前記第３のキャパシタとを並列に接続して分圧する
前記第１のパワースイッチ管と、前記第２のパワースイッチ管と、前記第３のパワースイッチ管と、前記第４のパワースイッチ管とは、いずれもMOS又はIGBTである。
上記の技術案から分かるように、本出願では、２つのDC-DCコンバータ本体は、入力が並列に接続され、出力が直列に接続されることにより、高変圧比のDC-DCコンバータを得て、当該高変圧比のDC-DCコンバータの入力電圧が何れか一つのDC-DCコンバータ本体の入力電圧と等しく、その出力電圧が２つのDC-DCコンバータ本体の出力電圧の和と等しいことで、DC-DCコンバータの高い変圧比を実現する。なお、本出願は、絶縁変圧器を介して昇圧比を向上させる必要がないので、余分なエネルギー損失をもたらさず、且つリーケージインダクタンスエネルギーによるセキュリティリスクが存在しない。
本出願の実施態様又は従来技術における技術案をより明確に説明するために、以下で実施態様又は従来技術の記述において使用する必要がある図面を簡単に紹介する。もちろん、以下に記述の図面は本出願の幾つかの実施態様に過ぎず、当業者にとって、創造的な労力をしない前提で、これらの図面に応じて他の図面を得ることもできる。
本出願の実施態様が開示する高変圧比のDC-DCコンバータの回路トポロジー図である。 本出願の実施態様が開示する高変圧比のDC-DCコンバータが順方向に昇圧する際に対応する４種の作動モード（モード１）での電流の流れの模式図である。 本出願の実施態様が開示する高変圧比のDC-DCコンバータが順方向に昇圧する際に対応する４種の作動モード（モード２）での電流の流れの模式図である。 本出願の実施態様が開示する高変圧比のDC-DCコンバータが順方向に昇圧する際に対応する４種の作動モード（モード３）での電流の流れの模式図である。 本出願の実施態様が開示する高変圧比のDC-DCコンバータが順方向に昇圧する際に対応する４種の作動モード（モード４）での電流の流れの模式図である。 本出願の実施態様が開示する高変圧比のDC-DCコンバータの太陽光発電システムの構成模式図である。 本出願の実施態様が開示する他の高変圧比のDC-DCコンバータ回路トポロジー図である。 本出願の実施態様が開示する他の高変圧比のDC-DCコンバータの回路トポロジー図である。 本出願の実施態様が開示する他の高変圧比のDC-DCコンバータの回路トポロジー図である。
援用と明確のために、以下で使用する技術名詞、短縮語又は略語のまとめは以下の通りである。
MOS：Metal Oxide Semiconductor FET、金属酸化物半導体電界効果トランジスタ。
IGBT：Insulated Gate Bipolar Transistor、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ。
以下、本出願の実施態様における図面と組み合わせて、本出願の実施態様における技術案を明確かつ完全に記述するが、明らかに、記述する実施態様は本出願の実施態様の一部に過ぎず、実施態様の全てではない。本出願における実施態様に基づいて、当業者が創造的な労力をしない前提で得られる全ての他の実施態様は、本出願の保護範囲に属する。
本出願の実施態様は、DC-DCコンバータの昇圧比を向上させるとともに、前記DC-DCコンバータの高い安全信頼性と高いエネルギー変換効率とを保証する、入力が並列に接続されるとともに出力が直列に接続される２つのDC-DCコンバータ本体を含む高変圧比のDC-DCコンバータを提供する。
２つのDC-DCコンバータ本体は、入力が並列に接続されるとともに出力が直列に接続される回路接続関係を満足するので、このように構成して得られた前記高変圧比のDC-DCコンバータは、その入力電圧が何れか一つのDC-DCコンバータ本体の入力電圧と等しく、その出力電圧が２つのDC-DCコンバータ本体の出力電圧の和と等しく、それにより高い変圧比を有する。更に、この解決案は絶縁変圧器を介してシステムが要求する高昇圧比に達する必要がないので、余分なエネルギー損失をもたらさず、かつリーケージインダクタンスエネルギーによるセキュリティリスクが存在せず、DC-DCコンバータの高いエネルギー変換効率と高い安全信頼性とを保証する。
本実施態様に記載の高変圧比のDC-DCコンバータは、複数の回路トポロジーにより実現可能であり、当業者の理解と応用を容易にするために、以下、その中の３種の回路トポロジーについて詳述する。
解決案１において、前記高変圧比のDC-DCコンバータを構成するのに要する２つのDC-DCコンバータ本体は、いずれも昇降圧DC-DCコンバータである。
図１を参照すると、第１の前記昇降圧DC-DCコンバータは、直流電源DCの両端に直列に接続されている第１のインダクタL１と第１のパワースイッチ管QH１、及び第１のパワースイッチ管QH１の両端に並列に接続されている第１の直列接続分岐を含み、前記第１の直列接続分岐は互いに直列に接続されている第２のパワースイッチ管QH２と、第１のキャパシタC１と、第２のキャパシタC２とを含み、
第２の前記昇降圧DC-DCコンバータは、直流電源DCの両端に直列に接続されている第２のインダクタL２と第３のパワースイッチ管QL１、及び第３のパワースイッチ管QL１の両端に並列に接続されている第２の直列接続分岐を含み、前記第２の直列接続分岐は互いに直列に接続されている第４のパワースイッチ管QL２と、第２のキャパシタC２と、第３のキャパシタC３とを含む。
この２つの昇降圧DC-DCコンバータは、いずれもエネルギー双方向伝達を実現可能な双方向DC-DCコンバータであり(その順方向はいずれも昇圧DC-DCコンバータであり、対応する昇圧パワースイッチ管はそれぞれ第１のパワースイッチ管QH１と第３のパワースイッチ管QL１であり、その逆方向はいずれも降圧DC-DCコンバータであり、対応する降圧パワースイッチ管はそれぞれ第２のパワースイッチ管QH２と第４のパワースイッチ管QL２である)、両者は直流電源DCと第２のキャパシタC２を共用し、入力が並列に接続されるとともに出力が直列に接続される関係を満足する。したがって、形成される前記高変圧比のDC-DCコンバータも高昇降圧比の双方向DC-DCコンバータである。
前記高昇降圧比の双方向DC-DCコンバータの順方向が昇圧DC-DCコンバータである場合には、４種の作動モードがあり、具体的には、以下の通りである。
モード１)第１のパワースイッチ管QH１と第３のパワースイッチ管QL１がいずれもオンにされた際に、第１のインダクタL１と第２のインダクタL２がエネルギーを蓄積する。対応する電流の流れは図２aに示された通りである。
モード２)第１のパワースイッチ管QH１がオフにされ、第３のパワースイッチ管QL１がオンにされた際に、第１の昇降圧DC-DCコンバータが順方向に昇圧し、第２のインダクタL２がエネルギーを蓄積する。対応する電流の流れは図２bに示された通りである。
モード３)第１のパワースイッチ管QH１と第３のパワースイッチ管QL１がいずれもオフにされた際に、２つの昇降圧DC-DCコンバータが順方向に昇圧する。対応する電流の流れは図２cに示された通りである。
モード４)第１のパワースイッチ管QH１がオンにされ、第３のパワースイッチ管QL１がオフにされた際に、第１のインダクタL１がエネルギーを蓄積し、第２の昇降圧DC-DCコンバータが順方向に昇圧する。対応する電流の流れは図２dに示された通りである。
上記の４種の作動モードに基づいて、前記高昇降圧比の双方向DC-DCコンバータが順方向に昇圧する際に、その昇圧比＝ＶＣ１+ＶＣ２+ＶＣ３／ＶＤＣとなり、ここで、低圧側電圧VDCは直流電源DCの両端電圧であり、高圧側電圧ＶＣ１+ＶＣ２+ＶＣ３は第１のキャパシタC１と、第２のキャパシタC２と、第３のキャパシタC３との三つの分圧キャパシタの電圧の総和であるということが推定できる。当該昇圧比は、前記第１の昇降圧DC-DCコンバータの昇圧比（ＶＣ１+ＶＣ２／ＶＤＣ）と前記第２の昇降圧DC-DCコンバータの昇圧比（ＶＣ２+ＶＣ３／ＶＤＣ）よりも高くなる。
同様の理由により、前記高昇降圧比の双方向DC-DCコンバータは、逆方向が降圧DC-DCコンバータである場合にも、同様に４種の作動モードがあり、その降圧比＝ＶＣ１+ＶＣ２+ＶＣ３／ＶＤＣとなる。当該降圧比は、前記第１の昇降圧DC-DCコンバータの降圧比（ＶＣ１+ＶＣ２／ＶＤＣ）と前記第２の昇降圧DC-DCコンバータの降圧比（ＶＣ２+ＶＣ３／ＶＤＣ）よりも高くなる。
このように、本解決案１は、従来の双方向DC-DCコンバータの昇降圧比を明らかに向上させ、従来技術に存在する問題を解決する。なお、説明を追加する必要があるのは、本解決案１において、第１のパワースイッチ管QH１と、第３のパワースイッチ管QL１と、第２のパワースイッチ管QH２と、第４のパワースイッチ管QL２とは、一致してMOS又はIGBTを採用してもよいが、これに限定されない。
なお、本解決案１における直流電源DCは、蓄電池であってもよく、前記高昇降圧比の双方向DC-DCコンバータがエネルギーの双方向流れを実現できるので、直流電源DCが蓄電池である場合に、電池の充放電を実現でき、当該直流電源DCは太陽電池PVであってもよく(図３に示すように)、この場合、電池の放電のみを実現できる、本解決案１が太陽光発電システムに応用される場合に、単に光起電力インバータINVERTERを前記高昇降圧比の双方向DC-DCコンバータの出力側に接続させれば、太陽光発電システムにおいて広範囲の光起電力アレイ出力電圧を満足することができる。
解決案２：前記高変圧比のDC-DCコンバータを構成するのに要する２つのDC-DCコンバータ本体は、いずれも昇圧DC-DCコンバータである。
図４を参照すると、第１の前記昇圧DC-DCコンバータは、直流電源DCの両端に直列に接続されている第１のインダクタL１と第１のパワースイッチ管QH１、及び前記第１のパワースイッチ管QH１の両端に並列に接続されている第１の直列接続分岐を含み、前記第１の直列接続分岐は、互いに直列に接続されている第１のダイオードQH２と、第１のキャパシタC１と、第２のキャパシタC２とを含み、
第２の前記昇圧DC-DCコンバータは、直流電源DCの両端に直列に接続されている第２のインダクタL２と第２のパワースイッチ管QL１、及び前記第２のパワースイッチ管QL１の両端に並列に接続されている第２の直列接続分岐を含み、前記第２の直列接続分岐は、互いに直列に接続されている第２のダイオードQL２と、第２のキャパシタC２と、第３のキャパシタC３とを含む。
この２つの昇圧DC-DCコンバータは、いずれもエネルギー順方向流れのみを実現できるDC-DCコンバータであり(その対応する昇圧パワースイッチ管はそれぞれ第１のパワースイッチ管QH１と第２のパワースイッチ管QL１である)、両者が直流電源DCと第２のキャパシタC２とを共用し、入力が並列に接続されるとともに出力が直列に接続される関係を満足し、それに応じて、構成して得られた前記高変圧比のDC-DCコンバータも高昇圧比の一方向のDC-DCコンバータであり、その昇圧比＝ＶＣ１+ＶＣ２+ＶＣ３／ＶＤＣとなり、ここで、低圧側電圧VDCが直流電源DCの両端電圧であり、高圧側電圧ＶＣ１+ＶＣ２+ＶＣ３が第１のキャパシタC１と、第２のキャパシタC２と、第３のキャパシタC３との三つの分圧キャパシタの電圧の総和である。
ＶＣ１+ＶＣ２+ＶＣ３／ＶＤＣが前記第１の昇圧DC-DCコンバータの昇圧比（ＶＣ１+ＶＣ２／ＶＤＣ）と前記第２の昇圧DC-DCコンバータの昇圧比（ＶＣ２+ＶＣ３／ＶＤＣ）よりも高いので、本解決案２は従来の一方向のDC-DCコンバータの昇圧比を明らかに向上させ、従来技術に存在する問題を解決する。なお、前記高昇圧比の一方向DC-DCコンバータの作動原理は解決案１が開示する高昇降圧比の双方向DC-DCコンバータが順方向に昇圧する際の作動原理と同じであるので、ここで重複しない。また、本解決案２における第１のパワースイッチ管QH１と第２のパワースイッチ管QL１は同様に一致してMOS又はIGBTを採用してもよい。
解決案３：前記高変圧比のDC-DCコンバータを構成するのに要する２つのDC-DCコンバータ本体は１つの昇降圧DC-DCコンバータと１つの昇圧DC-DCコンバータとを含む。
図５aを参照すると、前記昇降圧DC-DCコンバータは、直流電源DCの両端に直列に接続されている第１のインダクタL１と第１のパワースイッチ管QH１、前記第１のパワースイッチ管QH１の両端に並列に接続されている第１の直列接続分岐を含み、前記第１の直列接続分岐は互いに直列に接続されている第２のパワースイッチ管QH２、第１のキャパシタC１と、第２のキャパシタC２とを含み、
前記昇圧DC-DCコンバータは、直流電源DCの両端に直列に接続されている第２のインダクタL２と第３のパワースイッチ管QL１、前記第２のインダクタL２の両端に並列に接続されている第２の直列接続分岐を含み、前記第２の直列接続分岐は、互いに直列に接続されている第４のパワースイッチ管QL２と第３のキャパシタC３とを含み、
ここで、第１のキャパシタC１と、第２のキャパシタC２と、第３のキャパシタC３とを直列に接続して分圧する。
前記昇降圧DC-DCコンバータは双方向DC-DCコンバータであり、順方向を昇圧DC-DCコンバータ(対応する昇圧パワースイッチ管は第１のパワースイッチ管QH１である)としてもよく、上記２つのDC-DCコンバータは直流電源DCを共用し、且つ第１のキャパシタC１と、第２のキャパシタC２と、第３のキャパシタC３とが互いに直列に接続されるので、入力が並列に接続されるとともに出力が直列に接続される関係を満足し、それに応じて、構成して得られた前記高変圧比のDC-DCコンバータは昇圧DC-DCコンバータとして直接に応用されてもよく、その昇圧比＝ＶＣ１+ＶＣ２+ＶＣ３／ＶＤＣとなり、ここで、低圧側電圧VDCが直流電源DCの両端電圧であり、高圧側電圧ＶＣ１+ＶＣ２+ＶＣ３は第１のキャパシタC１と、第２のキャパシタC２と、第３のキャパシタC３との三つの出力分圧キャパシタの電圧の総和である。
ＶＣ１+ＶＣ２+ＶＣ３／ＶＤＣが前記昇降圧DC-DCコンバータの昇圧比（ＶＣ１+ＶＣ２／ＶＤＣ）と前記昇圧DC-DCコンバータの昇圧比（ＶＣ３／ＶＤＣ）よりも高いので、本解決案３は従来の一方向のDC-DCコンバータの昇圧比を明らかに向上させ、従来技術に存在する問題を解決する。また、本解決案３における第１のパワースイッチ管QH１と、第３のパワースイッチ管QL１と、第２のパワースイッチ管QH２と、第４のパワースイッチ管QL２とは、一致してMOS又はIGBTを採用してもよいが、これに限定されない。
なお、本解決案３は、図５bに示す回路トポロジーを用いて実現されてもよく、図５bに示す回路の上半分が前記昇圧DC-DCコンバータであり、下半分が前記昇降圧DC-DCコンバータであり、図５aに示す回路の上半分が前記昇降圧DC-DCコンバータであり、下半分が前記昇圧DC-DCコンバータであり、両者の作動原理が完全に同じである。
上記をまとめると、本出願は２つのDC-DCコンバータ本体の入力が並列に接続され、出力が直列に接続されることにより、高変圧比のDC-DCコンバータを得て、当該高変圧比のDC-DCコンバータの入力電圧が何れかの通りのDC-DCコンバータ本体の入力電圧と等しく、その出力電圧が２つのDC-DCコンバータ本体の出力電圧の和と等しいことで、DC-DCコンバータの高い変圧比を実現する。また、本出願は絶縁変圧器を介して広い昇圧比に達する必要がないので、余分なエネルギー損失をもたらさず、且つリーケージインダクタンスエネルギーによるセキュリティリスクが存在しない。
開示された実施態様に対する上記の説明は、当業者が本出願を実現又は使用できるようにする。これらの実施態様の多種の修正は当業者にとって自明であり、本文に定義される一般的原理は本出願の実施態様の精神又は範囲を逸脱しない場合に、他の実施態様に実現されることができる。従って、本出願の実施態様は本文に示されたこれらの実施態様に限定されず、本文が開示する原理と新規性特点と一致する最も広い範囲に符合するべきである。

Claims (6)

  1. ２つのDC-DCコンバータ本体を含む、高変圧比のDC-DCコンバータであって、
    前記２つのDC-DCコンバータ本体は、入力が並列に接続され、出力が直列に接続され、
    前記２つのDC-DCコンバータ本体は、いずれも昇降圧DC-DCコンバータであり、
    １つの前記昇降圧DC-DCコンバータは、直流電源の両端に直列に接続される第１のインダクタと第１のパワースイッチ管、及び前記第１のパワースイッチ管の両端に並列に接続される第１の直列接続分岐を含み、前記第１の直列接続分岐は、互いに直列に接続される第２のパワースイッチ管と、第１のキャパシタと、第２のキャパシタとを含み、
    他の１つの前記昇降圧DC-DCコンバータは、前記直流電源の両端に直列に接続される第２のインダクタと第３のパワースイッチ管、及び前記第３のパワースイッチ管の両端に並列に接続される第２の直列接続分岐を含み、前記第２の直列接続分岐は互いに直列に接続される第４のパワースイッチ管と、前記第２のキャパシタと、第３のキャパシタとを含み、
    前記第１のインダクタは前記直流電源の正極に接続され、前記第２のインダクタは前記直流電源の負極に接続されることを特徴とする高変圧比のDC-DCコンバータ。
  2. 前記第１のパワースイッチ管と、前記第２のパワースイッチ管と、前記第３のパワースイッチ管と、前記第４のパワースイッチ管とは、いずれもMOS又はIGBTであることを特徴とする請求項１に記載の高変圧比のDC-DCコンバータ。
  3. ２つのDC-DCコンバータ本体を含む、高変圧比のDC-DCコンバータであって、
    前記２つのDC-DCコンバータ本体は、入力が並列に接続され、出力が直列に接続され、
    前記２つのDC-DCコンバータ本体は、いずれも昇圧DC-DCコンバータであり、
    １つの前記昇圧DC-DCコンバータは、直流電源の両端に直列に接続される第１のインダクタと第１のパワースイッチ管、及び前記第１のパワースイッチ管の両端に並列に接続される第１の直列接続分岐を含み、前記第１の直列接続分岐は互いに直列に接続される第１のダイオードと、第１のキャパシタと、第２のキャパシタとを含み、
    他の１つの前記昇圧DC-DCコンバータは、前記直流電源の両端に直列に接続される第２のインダクタと第２のパワースイッチ管、及び前記第２のパワースイッチ管の両端に並列に接続される第２の直列接続分岐を含み、前記第２の直列接続分岐は互いに直列に接続される第２のダイオードと、前記第２のキャパシタと、第３のキャパシタとを含み、
    前記第１のインダクタは前記直流電源の正極に接続され、前記第２のインダクタは前記直流電源の負極に接続されることを特徴とする高変圧比のDC-DCコンバータ。
  4. 前記第１のパワースイッチ管と前記第２のパワースイッチ管とは、いずれもMOS又はIGBTであることを特徴とする請求項３に記載の高変圧比のDC-DCコンバータ。
  5. ２つのDC-DCコンバータ本体を含む、高変圧比のDC-DCコンバータであって、
    前記２つのDC-DCコンバータ本体は、入力が並列に接続され、出力が直列に接続され、
    前記２つのDC-DCコンバータ本体は、１つの昇降圧DC-DCコンバータと１つの昇圧DC-DCコンバータとを含み、
    前記昇降圧DC-DCコンバータは、直流電源の両端に直列に接続される第１のインダクタと第１のパワースイッチ管、及び前記第１のパワースイッチ管の両端に並列に接続される第１の直列接続分岐を含み、前記第１の直列接続分岐は互いに直列に接続される第２のパワースイッチ管と、第１のキャパシタと、第２のキャパシタとを含み、
    前記昇圧DC-DCコンバータは、前記直流電源の両端に直列に接続される第２のインダクタと第３のパワースイッチ管、及び前記第２のインダクタの両端に並列に接続される第２の直列接続分岐を含み、前記第２の直列接続分岐は互いに直列に接続される第４のパワースイッチ管と第３のキャパシタとを含み、
    ここで、前記第１のキャパシタと、前記第２のキャパシタと、前記第３のキャパシタとが直列に接続して分圧し、
    前記第１のインダクタは前記直流電源の正極に接続され、前記第２のインダクタは前記直流電源の負極に接続されることを特徴とする高変圧比のDC-DCコンバータ。
  6. 前記第１のパワースイッチ管と、前記第２のパワースイッチ管と、前記第３のパワースイッチ管と、前記第４のパワースイッチ管とは、いずれもMOS又はIGBTであることを特徴とする請求項５に記載の高変圧比のDC-DCコンバータ。
JP2017519762A 2014-06-30 2015-05-07 高変圧比のｄｃ−ｄｃコンバータ Active JP6357709B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410310090.4 2014-06-30
CN201410310090.4A CN104167918B (zh) 2014-06-30 2014-06-30 一种高变压比的直流‑直流变换器
PCT/CN2015/078441 WO2016000489A1 (zh) 2014-06-30 2015-05-07 一种高变压比的直流-直流变换器

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2017521041A JP2017521041A (ja) 2017-07-27
JP6357709B2 true JP6357709B2 (ja) 2018-07-18

Family

ID=51911606

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017519762A Active JP6357709B2 (ja) 2014-06-30 2015-05-07 高変圧比のｄｃ−ｄｃコンバータ

Country Status (6)

Country Link
US (1) US10128756B2 (ja)
EP (1) EP3163734B1 (ja)
JP (1) JP6357709B2 (ja)
CN (1) CN104167918B (ja)
ES (1) ES2918852T3 (ja)
WO (1) WO2016000489A1 (ja)

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104167918B (zh) 2014-06-30 2017-06-13 阳光电源股份有限公司 一种高变压比的直流‑直流变换器
AT516214B1 (de) * 2014-09-10 2020-09-15 Fronius Int Gmbh DC/DC-Wandler
CN106059298B (zh) * 2016-06-27 2023-10-13 深圳维普创新科技有限公司 升压降压变换器及方法
CN106300980A (zh) * 2016-08-08 2017-01-04 上海大学 一种输入并联输出串联的Sepic‑Cuk型组合式直流变换器
CN106230079B (zh) * 2016-08-10 2019-11-05 江苏林洋能源股份有限公司 分相型低功耗储能变流器及其控制方法与控制系统
CN106100395B (zh) * 2016-08-10 2019-05-10 江苏林洋能源股份有限公司 低功耗单相储能变换器及其控制方法与控制系统
CN106160537B (zh) * 2016-08-10 2019-05-10 江苏林洋能源股份有限公司 双级三相储能变流器及其控制方法与控制系统
DE102017212462A1 (de) * 2017-07-20 2019-01-24 Siemens Aktiengesellschaft Galvanisch gekoppelter elektrischer Wandler
CN107359791B (zh) * 2017-07-25 2023-05-02 华域汽车电动系统有限公司 一种dc/dc变换电路
CN108462201B (zh) * 2018-02-07 2021-04-20 东方电气风电有限公司 提高双馈风电机组宽额定电压和高电压穿越范围的方法
US10601311B2 (en) * 2018-02-13 2020-03-24 Lion Semiconductor Inc. Circuits and methods for hybrid 3:1 voltage regulators
CN109167390B (zh) 2018-09-21 2021-11-26 华为数字能源技术有限公司 一种光伏发电逆变系统
CN109194127B (zh) * 2018-10-25 2020-08-11 福州大学 一种高增益宽输入双准z源逆变电路
CN110611425B (zh) * 2019-08-30 2021-08-06 电子科技大学 一种基于串并联Boost变换器的均流方法
JPWO2022190855A1 (ja) * 2021-03-09 2022-09-15
WO2022190856A1 (ja) * 2021-03-09 2022-09-15 ローム株式会社 スイッチング電源装置、スイッチ制御装置、車載機器、及び車両

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03169255A (ja) 1989-11-27 1991-07-22 Ricoh Co Ltd 昇圧型ｄｃ―ｄｃコンバータ
US6084790A (en) * 1999-01-07 2000-07-04 Astec International Limited Circuit to ensure equal current sharing and switching losses between parallel power devices
US7042199B1 (en) * 2003-07-28 2006-05-09 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Series connected buck-boost regulator
TW200505139A (en) * 2003-07-30 2005-02-01 Delta Electronics Inc Method and apparatus for decreasing capacitor current of bus
US7548441B2 (en) 2004-02-24 2009-06-16 Vlt, Inc. Universal AC adapter
KR20090044137A (ko) * 2007-10-31 2009-05-07 한국과학기술연구원 무변압기형 부스트 컨버터
US7923974B2 (en) * 2008-01-04 2011-04-12 Chil Semiconductor Corporation Modification of switch activation order in a power supply
JP5439870B2 (ja) * 2009-03-06 2014-03-12 サンケン電気株式会社 電源装置
JP5310172B2 (ja) * 2009-03-24 2013-10-09 サンケン電気株式会社 インターリーブコンバータ
JP5302795B2 (ja) * 2009-06-29 2013-10-02 本田技研工業株式会社 Ｄｃ／ｄｃコンバータ
JP4853568B2 (ja) * 2009-11-12 2012-01-11 ダイキン工業株式会社 スイッチング電源回路
CN101702578B (zh) * 2009-12-07 2012-01-11 浙江大学 耦合电感实现正反激隔离式升压型变换器及应用
CN101860245A (zh) * 2010-04-09 2010-10-13 南京航空航天大学 中功率两级式的三相静止变流器
CN101867314B (zh) * 2010-06-11 2012-05-23 李义 采用对称交联结构的变换电路
US7915874B1 (en) * 2010-10-04 2011-03-29 Cuks, Llc Step-down converter having a resonant inductor, a resonant capacitor and a hybrid transformer
KR20120114813A (ko) * 2011-04-08 2012-10-17 삼성디스플레이 주식회사 Ｄｃ-ｄｃ 변환 장치 및 이를 이용한 표시 장치용 광원의 구동 장치
US9190899B2 (en) * 2011-09-28 2015-11-17 General Electric Company Power factor correction (PFC) circuit configured to control high pulse load current and inrush current
US9362814B2 (en) * 2011-12-23 2016-06-07 North Carolina State University Switched-capacitor DC-DC converter
KR101319989B1 (ko) * 2012-04-25 2013-10-18 한국에너지기술연구원 복수의 전력변환모듈을 제어하는 장치 및 방법과, 전력량 불균형 분석 장치 및 방법
CN103633834B (zh) * 2012-08-27 2016-04-20 华硕电脑股份有限公司 升压转换电路
CN103441659B (zh) * 2013-09-18 2016-05-25 矽力杰半导体技术(杭州)有限公司 应用于交错并联式开关电源的控制电路
CN104167918B (zh) * 2014-06-30 2017-06-13 阳光电源股份有限公司 一种高变压比的直流‑直流变换器

Also Published As

Publication number Publication date
EP3163734A1 (en) 2017-05-03
EP3163734B1 (en) 2022-03-30
US20170324329A1 (en) 2017-11-09
JP2017521041A (ja) 2017-07-27
US10128756B2 (en) 2018-11-13
WO2016000489A1 (zh) 2016-01-07
ES2918852T3 (es) 2022-07-20
EP3163734A4 (en) 2018-02-28
CN104167918A (zh) 2014-11-26
CN104167918B (zh) 2017-06-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6357709B2 (ja) 高変圧比のｄｃ−ｄｃコンバータ
Tytelmaier et al. A review of non-isolated bidirectional dc-dc converters for energy storage systems
Tang et al. Multicell switched-inductor/switched-capacitor combined active-network converters
Tang et al. Hybrid switched-inductor converters for high step-up conversion
US20150131330A1 (en) Bidirectional dc-dc converter system and circuit thereof
US10243455B2 (en) Bidirectional DC-DC converter
Berkovich et al. High step-up DC-DC converter based on the switched-coupled-inductor boost converter and diode-capacitor multiplier
CN105024534B (zh) 具功率因数修正的转换器电路
CN104009645B (zh) 一种串并联混合式双输出llc谐振变换器
Wu et al. Interleaved phase-shift full-bridge converter with transformer winding series–parallel autoregulated (SPAR) current doubler rectifier
Alassi et al. Assessment of isolated and non-isolated DC-DC converters for medium-voltage PV applications
CN103887987B (zh) 一种基于开关电容的多重倍压高增益高频整流隔离变换器
Xue et al. A novel bi-directional DC-DC converter for distributed energy storage device
WO2013163776A1 (zh) 一种宽输入电压范围的双输入升降压变换器
CN112003473A (zh) 新型级联式混合三电平Buck-Boost变换器
CN105827109B (zh) 一种冗余直流变换电路及其控制方法
Molavi et al. High step-up/down DC-DC bidirectional converter with low switch voltage stress
US20130187700A1 (en) Energy reuse circuit
US20230223831A1 (en) Highly efficient isolated bidirectional dc/ac topologies
CN105529924B (zh) 一种准z源降压dc-dc变换电路
Roggia et al. Comparison between full-bridge-forward converter and DAB converter
Revathi et al. High gain high power DC-DC converter for photovoltaic application
CN103746556A (zh) 基于耦合电感的直流模块用高升压比变换器
TW201507336A (zh) 單輔助開關之交錯式高升壓比柔切式轉換器
Chen et al. A novel interleaved LLC resonant converter

Legal Events

Date Code Title Description
RD03 Notification of appointment of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423

Effective date: 20170529

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20180131

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20180206

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20180507

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20180522

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20180530

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6357709

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250