本實(shí)用新型涉及一種直流-直流變換器，具體涉及一種多輸入高升壓DC/DC變換器。

背景技術(shù)：

隨著傳統(tǒng)的化石能源日益枯竭和因此而造成的環(huán)境問(wèn)題。光伏發(fā)電、燃料電池發(fā)電以其安全、清潔的特點(diǎn)受到了較多的關(guān)注和應(yīng)用，光伏或者燃料電池發(fā)電系統(tǒng)通常含有多個(gè)發(fā)電單元，每一個(gè)發(fā)電單元的輸出電壓一般均在5oV以內(nèi)，均需要一個(gè)具備高升壓能力的DC-DC變換器進(jìn)行升壓。因而如采用傳統(tǒng)的單輸入單輸出變換器，存在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，變換器數(shù)量多，成本高等問(wèn)題。目前，針對(duì)光伏或燃料電池發(fā)電系統(tǒng)，較多的解決方案均放在實(shí)現(xiàn)高升壓這一目標(biāo)上，對(duì)于變換器數(shù)量多的問(wèn)題研究還較少。而目前文獻(xiàn)中所提多輸入DC/DC變換器通常均有傳統(tǒng)基本DC-DC變換器拓?fù)浣M合變換而來(lái)，因而多不具備高升壓能力，難以在光伏、燃料電池等新能源發(fā)電系統(tǒng)中應(yīng)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，本實(shí)用新型為解決現(xiàn)有多輸入DC/DC變換器升壓能力不夠的問(wèn)題，提供一種具有高升壓能力的多輸入高升壓DC/DC變換器。

本實(shí)用新型采取的技術(shù)方案為：

一種多輸入高升壓DC/DC變換器，包括：

m個(gè)輸入端，m個(gè)功率開(kāi)關(guān)S₁、S₂...S_m，m個(gè)電感L₁、L₂...L_m，1個(gè)輸出濾波電容C_o，m個(gè)輸出二極管D₁、D₂、D₃...D_m，n個(gè)增益單元；

m個(gè)輸入端中：

第一電感L₁的輸入端接輸入電源1的正極，第一電感L₁的輸出端接電容C₁₁的一端，在第一電感L₁和電容C₁₁的結(jié)點(diǎn)和輸入電源1的負(fù)極之間接第一功率開(kāi)關(guān)S₁，第一功率開(kāi)關(guān)S₁源極接輸入電源1的負(fù)極，第一功率開(kāi)關(guān)S₁漏極與第一電感L₁和電容C₁₁的結(jié)點(diǎn)相連；

第二電感L₂的輸入端接輸入電源2的正極，第二電感L₂的輸出端接電容C₁₂的一端，在第二電感L₂和電容C₁₂的結(jié)點(diǎn)和輸入電源2的負(fù)極之間接第二功率開(kāi)關(guān)S₂，第二功率開(kāi)關(guān)S₂源極接輸入電源2的負(fù)極，第二功率開(kāi)關(guān)S₂漏極與第二電感L₂和電容C₁₂的結(jié)點(diǎn)相連；

以此類推到第m相，第m電感L_m的輸入端接輸入電源m的正極，第m電感L_m的輸出端接電容C_1m的一端，在第m電感L_m和電容C_1m的結(jié)點(diǎn)和變換器的負(fù)極之間接第m功率開(kāi)關(guān)S_m，第m功率開(kāi)關(guān)S_m源極接輸入電源m的負(fù)極，第m功率開(kāi)關(guān)S_m漏極與第m電感L_m和電容C_1m的結(jié)點(diǎn)相連；

n個(gè)增益單元中：

增益單元1由m個(gè)電容C₁₁、C₁₂...C_1m，m個(gè)二極管D₁₁、D₁₂...D_1m構(gòu)成，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)中二極管D₁₁的陰極連電容C₁₁的一端，陽(yáng)極連電容C₁₂的另一端，二極管D₁₂的陰極連電容C₁₂的一端，陽(yáng)極連電容C₁₃的另一端，以此類推，二極管D_1(m-1)的陰極連電容C_1(m-1)的一端，陽(yáng)極連電容C_1m的另一端，二極管D_1m的陰極連電容C_1m的一端，陽(yáng)極連電容C₁₁的另一端。增益單元1的端口電容C₁₁的一端接第一電感L₁輸出端，電容C₁₂的一端接第二電感L₂輸出端，以此類推，電容C_1m的一端接第m電感L_m輸出端；

增益單元2由m個(gè)電容C₂₁、C₂₂...C_2m，m個(gè)二極管D₂₁、D₂₂...D_2m構(gòu)成，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)中二極管D₂₁的陰極連電容C₂₁的一端，陽(yáng)極連電容C₂₂的另一端，二極管D₂₂的陰極連電容C₂₂的一端，陽(yáng)極連電容C₂₃的另一端，以此類推，二極管D_2(m-1)的陰極連電容C_2(m-1)的一端，陽(yáng)極連電容C_2m的另一端，二極管D_2m的陰極連電容C_2m的一端，陽(yáng)極連電容C₂₁的另一端，增益單元2的端口電容C₂₁的一端接電容C₁₁的另一端，電容C₂₂的一端接電容C₁₂的另一端，以此類推，電容C_2m的一端接電容C_1m的另一端；

以此類推到增益單元n，增益單元n由m個(gè)電容C_n1、C_n2...C_nm，m個(gè)二極管D_n1、D_n2...D_nm構(gòu)成，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)中二極管D_n1的陰極連電容C_n1的一端，陽(yáng)極連電容C_n2的另一端，二極管D_n2的陰極連電容C_n2的一端，陽(yáng)極連電容C_n3的另一端，以此類推，二極管D_n(m-1)的陰極連電容C_n(m-1)的一端，陽(yáng)極連電容C_nm的另一端，二極管D_nm的陰極連電容C_nm的一端，陽(yáng)極連電容C_n1的另一端，增益單元n的端口電容C_n1的一端接電容C_(n-1)1的另一端，電容C_n2的一端接電容C_(n-1)2的另一端，以此類推，電容C_nm的一端接電容C_(n-1)m的另一端；

最后，分別在電容C_n1、C_n2...C_nm的另一端各自引出二極管D₁、D₂...D_m的陽(yáng)極，二極管D₁、D₂...D_m的陰極與電容C_o和負(fù)載R_o的一端相連，電容C_o和負(fù)載R_o的另一端與所有輸入電源的負(fù)極相連。

一種多輸入高升壓DC/DC變換器控制方法，控制方式為：相鄰功率開(kāi)關(guān)之間采用交錯(cuò)控制策略；即每相鄰兩相之間開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)相位相差180°。

本實(shí)用新型一種多輸入高升壓DC/DC變換器，有益效果如下：

1：本實(shí)用新型利用多輸入多升壓?jiǎn)卧獙?shí)現(xiàn)變換器高升壓輸出，根據(jù)需求每增加一增益單元，可提高原基礎(chǔ)上1倍基礎(chǔ)增益。且該變換器與現(xiàn)有技術(shù)相比，不存在耦合電感，不存在變壓器，開(kāi)關(guān)和二極管電壓應(yīng)力也大大降低，該變換器輸入端口數(shù)和增益單元均可調(diào)，應(yīng)用范圍廣泛，更適用于大型高升壓場(chǎng)合。

2：該變換器根據(jù)不用的應(yīng)用場(chǎng)合，可以調(diào)整輸入端口數(shù)，且每一路輸入電流和輸出電壓均可控，能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)均流，與傳統(tǒng)接入多個(gè)變換器的方式相比，降低了電路復(fù)雜度，同時(shí)大大的降低了成本。

3：該變換器增益單元數(shù)可調(diào)，能適應(yīng)更大的大電流輸入場(chǎng)合，相較于傳統(tǒng)變換器存在不均流，每相電流大小不可控，必須增加多個(gè)傳感器和控制策略等問(wèn)題，該變換器輸入電流和輸出電壓均可控，在開(kāi)關(guān)占空比相同時(shí)，每相電流都相等。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型電路原理總圖。

圖2是多輸入升壓型變換器4相2單位拓?fù)鋱D。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。

實(shí)施實(shí)例1：如圖2所示，一種4相2單元高升壓變換器，它包含4個(gè)輸入電源，2個(gè)增益單元，4個(gè)功率開(kāi)關(guān)S₁、S₂、S₃、S₄，4個(gè)電感L₁、L₂、L₃、L₄，8個(gè)電容C_o、C₁₁、C₁₂、C₁₃、C₁₄、C₂₁、C₂₂、C₂₃、C₂₄其中，12個(gè)二極管D₁、D₂、D₃、D₄、D₁₁、D₁₂、D₁₃、D₁₄、D₂₁、D₂₂、D₂₃、D₂₄；其中：

4個(gè)輸入端口中，

第一電感L₁的輸入端接輸入電源1的正極，輸出端接電容C₁₁的一端，在第一電感L₁和電容C₁₁的結(jié)點(diǎn)和輸入電源1的負(fù)極之間接第一功率開(kāi)關(guān)S₁，第一功率開(kāi)關(guān)S₁源極接輸入電源1的負(fù)極，第一功率開(kāi)關(guān)S₁漏極與第一電感L₁和電容C₁₁的結(jié)點(diǎn)相連。

第二電感L₂的輸入端接輸入電源2的正極，輸出端接電容C₁₂的一端，在第二電感L₂和電容C₁₂的結(jié)點(diǎn)和輸入電源2的負(fù)極之間接第二功率開(kāi)關(guān)S₂，第二功率開(kāi)關(guān)S₂源極接輸入電源2的負(fù)極，第二功率開(kāi)關(guān)S₂漏極與第二電感L₂和電容C₁₂的結(jié)點(diǎn)相連。

第三電感L₃的輸入端接輸入電源3的正極，輸出端接電容C₁₃的一端，在第三電感L₃和電容C₁₃的結(jié)點(diǎn)和輸入電源3的負(fù)極之間接第三功率開(kāi)關(guān)S₃，第三功率開(kāi)關(guān)S₃源極接輸入電源3的負(fù)極，第三功率開(kāi)關(guān)S₃漏極與第三電感L₃和電容C₁₃的結(jié)點(diǎn)相連。

第四電感L₄的輸入端接輸入電源4的正極，輸出端接電容C₁₄的一端，在第四電感L₄和電容C₁₄的結(jié)點(diǎn)和輸入電源4的負(fù)極之間接第四功率開(kāi)關(guān)S₄，第四功率開(kāi)關(guān)S₄源極接輸入電源4的負(fù)極，第四功率開(kāi)關(guān)S₄漏極與第四電感L₄和電容C₁₄的結(jié)點(diǎn)相連。

2增益單元中，

增益單元1由4個(gè)電容C₁₁、C₁₂、C₁₃、C₁₄，4個(gè)二極管D₁₁、D₁₂、D₁₃、D₁₄構(gòu)成，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)中二極管D₁₁的陰極連電容C₁₁的一端，陽(yáng)極連電容C₁₂的另一端，二極管D₁₂的陰極連電容C₁₂的一端，陽(yáng)極連電容C₁₃的另一端，二極管D₁₃的陰極連電容C₁₃的一端，陽(yáng)極連電容C₁₄的另一端，二極管D₁₄的陰極連電容C₁₄的一端，陽(yáng)極連電容C₁₁的另一端。增益單元1的端口電容C₁₁的一端接第一電感L₁輸出端，電容C₁₂的一端接第二電感L₂輸出端，電容C₁₃的一端接第二電感L₃輸出端，電容C₁₄的一端接第四電感L₄輸出端。

增益單元2由4個(gè)電容C₂₁、C₂₂、C₂₃、C₂₄，4個(gè)二極管D₂₁、D₂₂、D₂₃、D₂₄構(gòu)成，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)中二極管D₂₁的陰極連電容C₂₁的一端，陽(yáng)極連電容C₂₂的另一端，二極管D₂₂的陰極連電容C₂₂的一端，陽(yáng)極連電容C₂₃的另一端，二極管D₂₃的陰極連電容C₂₃的一端，陽(yáng)極連電容C₂₄的另一端，二極管D₂₄的陰極連電容C₂₄的一端，陽(yáng)極連電容C₂₁的另一端。增益單元2的端口電容C₂₁的一端接電容C₁₁的另一端，電容C₂₂的一端接電容C₁₂的另一端，電容C₂₃的一端接電容C₁₃的另一端，電容C₂₄的一端接電容C₁₄的另一端。

最后分別在電容C₂₁、C₂₂、C₂₃、C₂₄的另一端各自引出二極管D₁、D₂、D₃、D₄的陽(yáng)極，二極管D₁、D₂、D₃、D₄的陰極與電容C_o和負(fù)載R_o的一端相連，電容C_o和負(fù)載R_o的另一端與所有輸入電源的負(fù)極相連。

其控制方式為相鄰功率開(kāi)關(guān)之間采用交錯(cuò)控制策略；即每相鄰兩相之間開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)相位相差180°。根據(jù)功率開(kāi)關(guān)狀態(tài)的不同，可以將電路分為3種工作狀態(tài)：

（1）功率開(kāi)關(guān)均導(dǎo)通，此時(shí)輸入電源1、輸入電源2、輸入電源3、輸入電源4分別通過(guò)功率開(kāi)關(guān)S₁、功率開(kāi)關(guān)S₂、功率開(kāi)關(guān)S₃、功率開(kāi)關(guān)S₄分別向電感L₁、電感L₂、電感L₃、電感L₄充電；所有二極管均關(guān)斷。

（2）控制器控制第一功率開(kāi)關(guān)S₁、第三功率開(kāi)關(guān)S₃關(guān)斷，第二功率開(kāi)關(guān)S₂和第四功率開(kāi)關(guān)S₄導(dǎo)通，此時(shí)輸入電源1通過(guò)電感L₁、二極管D₁₁給電容C₁₂充電，給電容C₁₁放電，通過(guò)二極管D₂₁向電容C₂₂充電；給電容C₂₁放電，同時(shí)通過(guò)二極管D₁向負(fù)載R_o供電。輸入電源3通過(guò)電感L₃、二極管D₁₃給電容C₁₄充電，給電容C₁₃放電，通過(guò)二極管D₂₃向電容C₂₄充電；給電容C₂₃放電，同時(shí)通過(guò)二極管D₃向負(fù)載R_o供電。此時(shí)第二功率開(kāi)關(guān)S₂和第四功率開(kāi)關(guān)S₄均導(dǎo)通，輸入電源2和輸入電源4分別通過(guò)功率開(kāi)關(guān)S₂、S₄向電感L₂、L₄充電；二極管D₂、D₄、D₁₂、D₁₄、D₂₂、D₂₄均關(guān)斷。

（3）控制器控制第二功率開(kāi)關(guān)S₂、第四功率開(kāi)關(guān)S₄關(guān)斷，第一功率開(kāi)關(guān)S₁和第三功率開(kāi)關(guān)S₃導(dǎo)通，此時(shí)輸入電源2通過(guò)電感L₂、二極管D₁₂給電容C₁₃充電，給電容C₁₂放電，通過(guò)二極管D₂₂向電容C₂₃充電；給電容C₂₂放電，同時(shí)通過(guò)二極管D₂向負(fù)載R_o供電。輸入電源4通過(guò)電感L₄、二極管D₁₄給電容C₁₁充電，給電容C₁₄放電，通過(guò)二極管D₂₄向電容C₂₁充電；給電容C₂₄放電，同時(shí)通過(guò)二極管D₄向負(fù)載R_o供電。此時(shí)第一功率開(kāi)關(guān)S₁和第三功率開(kāi)關(guān)S₃均導(dǎo)通，輸入電源1和輸入電源3分別通過(guò)功率開(kāi)關(guān)S₁、S₃向電感L₁、L₃充電；二極管D₁、D₃、D₁₁、D₁₃、D₂₁、D₂₃均關(guān)斷。

通過(guò)上述三種工作狀態(tài)可知，實(shí)現(xiàn)了4路電源同時(shí)供電，可以有效降低多個(gè)分布式發(fā)電單元供電時(shí)所需的升壓變換器數(shù)量。且系統(tǒng)還具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、功率密度高等優(yōu)點(diǎn)。本實(shí)用新型的實(shí)施實(shí)例僅僅是為說(shuō)明本實(shí)用新型所作的舉例，而并非是對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施方式的限定。對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在上述說(shuō)明的基礎(chǔ)上還可以做出其他不同形式的變化和變動(dòng)。這里無(wú)法對(duì)所有的實(shí)施方式予以窮舉。凡是屬于本實(shí)用新型的技術(shù)方案,所引申出的顯而易見(jiàn)的變化或變動(dòng)仍處于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之列。