一種準(zhǔn)z源直流-直流升壓變換器電路的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供了一種準(zhǔn)Z源直流-直流升壓變換器電路，包括電壓源，由第一電感、第二電感、第一電容、第二電容和二極管構(gòu)成的準(zhǔn)Z源阻抗網(wǎng)絡(luò)，MOS管，第三電感，輸出電容和負(fù)載。本實(shí)用新型所述的準(zhǔn)Z源直流-直流升壓變換器電路，以電壓源，準(zhǔn)Z源阻抗網(wǎng)絡(luò)和MOS管依次串聯(lián)構(gòu)成升壓電路；以第三電感，輸出電容和負(fù)載構(gòu)成輸出電路。整個(gè)電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，只有一個(gè)MOS管，輸入輸出共地，具有較高的輸出電壓增益，且準(zhǔn)Z源阻抗網(wǎng)絡(luò)電容電壓應(yīng)力低，電路不存在啟動(dòng)沖擊問題，MOS管開通瞬間，輸出電容不會(huì)對(duì)MOS管造成瞬時(shí)電流沖擊。
【專利說明】一種準(zhǔn)Z源直流-直流升壓變換器電路
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及電力電子電路【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種準(zhǔn)Z源直流-直流升壓變換器電路。
【背景技術(shù)】
[0002]在燃料電池發(fā)電、光伏發(fā)電中，由于單個(gè)太陽(yáng)能電池或者單個(gè)燃料電池提供的直流電壓較低，無法滿足現(xiàn)有用電設(shè)備的用電需求，也不能滿足并網(wǎng)電壓的需求，往往需要將多個(gè)電池串聯(lián)起來達(dá)到所需的電壓。這種方法一方面大大降低了整個(gè)系統(tǒng)的可靠性，另一方面還需解決串聯(lián)均壓?jiǎn)栴}。為此，需要能夠把低電壓轉(zhuǎn)換為高電壓的高增益DC-DC變換器。近幾年提出的準(zhǔn)Z源DC-DC變換器是一種高增益DC-DC變換器，但該電路輸入與輸出不共地，因而不利于控制電路設(shè)計(jì)，且具有較高的準(zhǔn)Z源阻抗網(wǎng)絡(luò)電容電壓應(yīng)力，電路啟動(dòng)時(shí)也存在比較大啟動(dòng)沖擊電流和電壓，限制了該電路在實(shí)際中的應(yīng)用。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0003]本實(shí)用新型的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種準(zhǔn)Z源直流-直流升壓變換器電路。
[0004]一種準(zhǔn)Z源直流-直流升壓變換器電路，包括電壓源、準(zhǔn)Z源阻抗網(wǎng)絡(luò)、MOS管、第三電感、輸出電容和負(fù)載。所述準(zhǔn)Z源阻抗網(wǎng)絡(luò)由第一電感、第二電感、第一電容、第二電容和二極管構(gòu)成；所述電壓源、準(zhǔn)Z源阻抗網(wǎng)絡(luò)和MOS管依次串聯(lián)構(gòu)成升壓電路；第三電感、輸出電容和負(fù)載構(gòu)成輸出電路。
[0005]進(jìn)一步地，上述準(zhǔn)Z源直流-直流升壓變換器電路的具體連接方式為:所述電壓源的正極分別與第一電感的一端和第一電容的負(fù)極連接；所述二極管的陽(yáng)極分別與第一電感的另一端和第二電容的負(fù)極連接；所述二極管的陰極分別與第一電容的正極和第二電感的一端連接；所述MOS管的漏極分別與第二電容的正極、第二電感的另一端和第三電感的一端連接；所述第三電感的另一端分別與輸出電容的正極和負(fù)載的一端連接；所述電壓源的負(fù)極分別與輸出電容的負(fù)極、負(fù)載的另一端和MOS管的源極連接。
[0006]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型電路具有如下優(yōu)點(diǎn)和技術(shù)效果:電壓增益較高，輸入輸出共地，準(zhǔn)Z源阻抗網(wǎng)絡(luò)的電容電壓應(yīng)力低，對(duì)啟動(dòng)沖擊電流和電壓具有很好的抑制作用，且MOS管開通瞬間，輸出電容不會(huì)對(duì)MOS管造成瞬時(shí)電流沖擊。本實(shí)用新型電路適用于輸入電壓變化寬的場(chǎng)合，如燃料電池發(fā)電和光伏發(fā)電等新能源發(fā)電【技術(shù)領(lǐng)域】。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]圖1是本實(shí)用新型【具體實(shí)施方式】中的一種準(zhǔn)Z源直流-直流升壓變換器電路。
[0008]圖2a、圖2b分別是圖1所示一種準(zhǔn)Z源直流-直流升壓變換器電路在其MOS管S導(dǎo)通和關(guān)斷時(shí)從電壓關(guān)系角度得到的等效電路圖，圖中實(shí)線表示變換器中有電流流過的部分，虛線表示變換器中無電流流過的部分。[0009]圖3a為本實(shí)用新型電路的增益曲線與基本升壓電路的增益曲線的比較圖，圖中實(shí)線表示本實(shí)用新型電路的增益曲線，虛線表示基本升壓電路的增益曲線；
[0010]圖3b為圖3a中本實(shí)用新型電路的增益曲線與基本升壓電路的增益曲線在占空比d小于0.4內(nèi)的比較圖。
[0011]圖4為本實(shí)用新型電路的工作波形圖。
【具體實(shí)施方式】
[0012]以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施作進(jìn)一步描述。
[0013]參考圖1，本實(shí)用新型所述的一種準(zhǔn)Z源直流-直流升壓變換器電路，其包括電壓源Vi,由第一電感L1、第二電感L2、第一電容C1、第二電容C2和二極管D構(gòu)成的準(zhǔn)Z源阻抗網(wǎng)絡(luò)(如圖1中虛線框所示)，MOS管S，第三電感L3，輸出電容C。和負(fù)載本實(shí)用新型所述一種準(zhǔn)Z源直流-直流升壓變換器電路，所述電壓源Vi,準(zhǔn)Z源阻抗網(wǎng)絡(luò)和MOS管S依次串聯(lián)構(gòu)成升壓電路；所述第三電感L3,輸出電容C。和負(fù)載&構(gòu)成輸出電路。MOS管S導(dǎo)通時(shí)，所述電壓源Vi與第一電容C1串聯(lián)對(duì)第二電感L2充電儲(chǔ)能；電壓源Vi與第二電容C2串聯(lián)對(duì)第一電感L1充電儲(chǔ)能；同時(shí)，電壓源Vi與第一電容C1、第二電容C2、第三電感L3 —起給輸出電容C。和負(fù)載&供電；M0S管S關(guān)斷時(shí)，所述電壓源Vi與第一電感L1、第二電感L2 —起對(duì)第三電感L3、輸出電容C。和負(fù)載&供電。整個(gè)電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，只有一個(gè)MOS管，輸入與輸出共地，具有較高的輸出電壓增益，準(zhǔn)Z源阻抗網(wǎng)絡(luò)中的電容電壓應(yīng)力低，電路不存在啟動(dòng)沖擊問題，且MOS管開通瞬間，輸出電容不會(huì)對(duì)MOS管造成瞬時(shí)電流沖擊。[0014]本實(shí)用新型電路的具體連接如下:所述電壓源Vi的正極分別與第一電感1^的一端和第一電容C1的負(fù)極連接；所述二極管D的陽(yáng)極分別與第一電感L1的另一端和第二電容C2的負(fù)極連接；所述二極管D的陰極分別與第一電容C1的正極和第二電感L2的一端連接；所述MOS管S的漏極分別與第二電容C2的正極、第二電感L2的另一端和第三電感L3的一端連接；所述第三電感L3的另一端分別與輸出電容C。的正極和負(fù)載&的一端連接；所述電壓源\的負(fù)極分別與輸出電容C。的負(fù)極、負(fù)載&的另一端和MOS管S的源極連接。
[0015]圖2a、圖2b給出了本實(shí)用新型電路的工作過程圖。圖2a、圖2b分別是MOS管S導(dǎo)通和關(guān)斷時(shí)從電壓關(guān)系角度得到的等效電路圖。
[0016]本實(shí)用新型的工作過程如下:
[0017]階段1，如圖2a:M0S管S導(dǎo)通，此時(shí)二極管D處于關(guān)斷狀態(tài)。電路形成了三個(gè)回路，分別是:電壓源Vi與第二電容C2 —起對(duì)第一電感L1進(jìn)行充電儲(chǔ)能，形成回路；電壓源Vi與第一電容C1 一起對(duì)第二電感L2進(jìn)行充電儲(chǔ)能,形成回路；電壓源Vi與第一電容C1、第二電容C2、第三電感L3 —起對(duì)輸出電容C。和負(fù)載&供電，形成回路。
[0018]階段2，如圖2b:M0S管S關(guān)斷，此時(shí)二極管D導(dǎo)通，電路形成了三個(gè)回路，分別是:電壓源Vi與第一電感L1、第二電感L2 —起對(duì)第三電感L3、輸出電容C。和負(fù)載&供電，形成回路；第一電感L1與第一電容C1并聯(lián)，形成回路；第二電感L2與第二電容C2并聯(lián)，形成回路。
[0019]綜上情況，設(shè)MOS管S的占空比為d，開關(guān)周期為Ts。由于準(zhǔn)Z源阻抗網(wǎng)絡(luò)的對(duì)稱性，即第一電感L1與第二電感L2的電感量相等，第一電容C1與第二電容C2的電容值相等。因此，有VU=VL2=VL，Va=VC2=VC:。VL1、^L2 > VC:1和VC2分別是第一電感L1、第二電感L2、第一電容C1和第二電容C2的電壓，因此設(shè)定\和Nc分別為準(zhǔn)Z源阻抗網(wǎng)絡(luò)電感電壓和電容電壓，Vu為第三電感L3電壓，Vs為MOS管S漏極與源極之間的電壓。在一個(gè)開關(guān)周期Ts內(nèi)，令輸出電壓為V。。當(dāng)變換器進(jìn)入穩(wěn)態(tài)工作后，得出以下的電壓關(guān)系推導(dǎo)過程。
[0020]MOS管S導(dǎo)通期間，對(duì)應(yīng)階段I所述的工作情形，因此有如下公式:
【權(quán)利要求】
1.一種準(zhǔn)Z源直流-直流升壓變換器電路，其特征在于包括電壓源(Vi)、準(zhǔn)Z源阻抗網(wǎng)絡(luò)、Mos管(S)、第三電感(l3)、輸出電容(C。)和負(fù)載(?);所述準(zhǔn)z源阻抗網(wǎng)絡(luò)由第一電感(U)、第二電感化2)、第一電容(C1X第二電容(C2)和二極管(D)構(gòu)成；所述電壓源(Vi)、準(zhǔn)Z源阻抗網(wǎng)絡(luò)和MOS管(S)依次串聯(lián)構(gòu)成升壓電路；所述第三電感(l3)、輸出電容(C。)和負(fù)載(?)構(gòu)成輸出電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種準(zhǔn)Z源直流-直流升壓變換器電路，其特征在于所述電壓源(Vi)的正極分別與第一電感(L1)的一端和第一電容(C1)的負(fù)極連接；所述二極管(D)的陽(yáng)極分別與第一電感(L1)的另一端和第二電容(C2)的負(fù)極連接；所述二極管(D)的陰極分別與第一電容(C1)的正極和第二電感(L2)的一端連接；所述MOS管(S)的漏極分別與第二電容(C2)的 正極、第二電感(L2)的另一端和第三電感(L3)的一端連接；所述第三電感(L3)的另一端分別與輸出電容(C。)的正極和負(fù)載(?)的一端連接；所述電壓源(Vi)的負(fù)極分別與輸出電容(C。)的負(fù)極、負(fù)載(?)的另一端和MOS管(S)的源極連接。
【文檔編號(hào)】H02M1/32GK203722474SQ201420078873
【公開日】2014年7月16日 申請(qǐng)日期:2014年2月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月24日
【發(fā)明者】丘東元, 楊立強(qiáng), 張波, 張桂東, 黃子田 申請(qǐng)人:華南理工大學(xué)