本技術(shù)屬于可再生能源發(fā)電，具體為一種無紋波輸入升壓dc-dc變換器。

背景技術(shù)：

1、傳統(tǒng)能源如石油、煤、天然氣等的存量有限，而且大量使用這些能源會造成環(huán)境問題，隨著時間的推移，傳統(tǒng)能源日益枯竭的問題越來越突出，為了保護環(huán)境，可再生能源，例如光伏板、燃料電池和風力渦輪機已經(jīng)成為響應(yīng)電力設(shè)施和本地負載所需能量的適當替代品；然而，這種電源的輸出電壓通常很低(<50v)，不能直接使用，因此，應(yīng)采用具有寬電壓增益范圍的升壓型dc/dc變換器來提高輸出電壓電平；此外，為了滿足可再生能源的最佳功率傳輸，需要連續(xù)且無紋波的輸入電流。

2、相關(guān)技術(shù)中的dc-dc升壓變換器可以在占空比的極值下實現(xiàn)高電壓增益，然而，在實踐中，該變換器的電壓增益受到占空比在附近的電感和電容的寄生分量的限制，此外，由于電源開關(guān)兩端的高電壓應(yīng)力，該變換器的應(yīng)用在較高的輸出電壓中受到限制，除此之外，還引入了許多使用不同升壓技術(shù)的升壓dc-dc變換器，包括電壓倍增器(vm)、開關(guān)電容、開關(guān)電感級聯(lián)連接，以獲得高電壓增益，然而，這些電路通常是在使用許多元件的硬切換條件下操作，從而損害其效率和功率密度。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本實用新型提供一種無紋波輸入升壓dc-dc變換器，用以解決相關(guān)技術(shù)中的電路在使用許多元件的硬切換條件下操作，損害其效率和功率密度的問題。

2、本實用新型是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：

3、一種無紋波輸入升壓dc-dc變換器，包括輸入電壓源vin和輸出負載rl，所述輸入電壓源vin正極分別連接有輸入濾波電容cin正極和輸入電感l(wèi)in一端，所述輸入電感l(wèi)in另一端分別連接漏感l(wèi)k一端和第一電容c1負極，所述漏感l(wèi)k另一端分別連接勵磁電感l(wèi)m正極和雙繞組耦合電感的初級側(cè)n1一端，所述第一電容c1正極分別連接有鉗位電容cc正極、第一二極管d1陽極和鉗位二極管dc負極，所述雙繞組耦合電感的初級側(cè)n1另一端和勵磁電感l(wèi)m負極合相接并連接有雙繞組耦合電感的次級側(cè)n2一端、鉗位二極管dc正極和功率開關(guān)管sw漏極，雙繞組耦合電感的次級側(cè)n2另一端連接有第二電容c2負極，第二電容c2正極分別連接輸出二極管do陽極和第一電容c1負極，第一電容c1陽極分別連接輸出濾波電容co的正極和輸出負載rl正極，輸入電壓源vin負極、輸入濾波電容cin負極、功率開關(guān)管sw源極、鉗位電容cc負極、輸出濾波電容co負極和輸出負載rl負極相連接。

4、進一步的，所述輸入電壓源vin為25v。

5、進一步的，所述功率開關(guān)管sw為耐壓150v、型號為ipp076n15n5、導通電阻為rds(on)＝7.6mω的mosfet開關(guān)管。

6、進一步的，所述第一二極管d1和輸出二極管do的型號為mur415的整流二極管，且其導通壓降vf(max)＝1.28v。

7、進一步的，所述鉗位二極管dc的型號為mbr10100的整流二極管，且其導通壓降vf(max)＝0.85v。

8、進一步的，所述輸入電感l(wèi)in磁芯型號為ee42/21/15，電感值為70uh，勵磁電感l(wèi)m電感值為90uh，漏感l(wèi)k的電感值為0.9uh。

9、進一步的，所述第一電容c1的類型為mkt，參數(shù)為15uf/100v，第二電容c2的類型為mkt，參數(shù)為2.2uf/250v。

10、進一步的，所述鉗位電容cc的類型為mkt，參數(shù)為10uf/100v，所述輸出濾波電容co的參數(shù)為15uf/100v。

11、進一步的，所述雙繞組耦合電感磁芯型號為ee42/21/20、變比為1:5.2。

12、進一步的，還包括電壓傳感器、dsp芯片和pwm控制器；

13、所述電壓傳感器的測量端連接負載rl兩端，所述電壓傳感器的輸出端依次連接dsp芯片和pwm控制器，pwm控制器上設(shè)置有一個輸出端，所述輸出端連接功率開關(guān)管sw的柵極，其開關(guān)頻率為60khz。

14、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有以下有益的技術(shù)效果：

15、本實用新型提供一種無紋波輸入升壓dc-dc變換器，包括輸入電壓源vin和輸出負載rl，所述輸入電壓源vin正極分別連接有輸入濾波電容cin正極和輸入電感l(wèi)in一端，所述輸入電感l(wèi)in另一端分別連接漏感l(wèi)k一端和第一電容c1負極，所述漏感l(wèi)k另一端分別連接勵磁電感l(wèi)m正極和雙繞組耦合電感的初級側(cè)n1一端，所述第一電容c1正極分別連接有鉗位電容cc正極、第一二極管d1陽極和鉗位二極管dc負極，所述雙繞組耦合電感的初級側(cè)n1另一端和勵磁電感l(wèi)m負極合相接并連接有雙繞組耦合電感的次級側(cè)n2一端、鉗位二極管dc正極和功率開關(guān)管sw漏極，雙繞組耦合電感的次級側(cè)n2另一端連接有第二電容c2負極，第二電容c2正極分別連接輸出二極管do陽極和第一電容c1負極，第一電容c1陽極分別連接輸出濾波電容co的正極和輸出負載rl正極，輸入電壓源vin負極、輸入濾波電容cin負極、功率開關(guān)管sw源極、鉗位電容cc負極、輸出濾波電容co負極和輸出負載rl負極相連接；本申請使用較少的元件輸入電流紋波為零，使其適合于可再生能源的應(yīng)用；此外，通過在雙繞組耦合電感次級側(cè)n2與第二電容c2和鉗位電容cc之間設(shè)計諧振回路，第一二極管d1和功率開關(guān)管sw的電流波形被改變?yōu)檎倚问?，這減少了開關(guān)組件的功率耗散；總的來說，本申請可以提供高電壓增益、零輸入電流紋波、主功率開關(guān)兩端的低電壓應(yīng)力、軟開關(guān)性能、緩解所有二極管的反向恢復問題，并采用準諧振性能以降低功率損耗。

技術(shù)特征：

1.一種無紋波輸入升壓dc-dc變換器，其特征在于，包括輸入電壓源vin和輸出負載rl，所述輸入電壓源vin正極分別連接有輸入濾波電容cin正極和輸入電感l(wèi)in一端，所述輸入電感l(wèi)in另一端分別連接漏感l(wèi)k一端和第一電容c1負極，所述漏感l(wèi)k另一端分別連接勵磁電感l(wèi)m正極和雙繞組耦合電感的初級側(cè)n1一端，所述第一電容c1正極分別連接有鉗位電容cc正極、第一二極管d1陽極和鉗位二極管dc負極，所述雙繞組耦合電感的初級側(cè)n1另一端和勵磁電感l(wèi)m負極合相接并連接有雙繞組耦合電感的次級側(cè)n2一端、鉗位二極管dc正極和功率開關(guān)管sw漏極，雙繞組耦合電感的次級側(cè)n2另一端連接有第二電容c2負極，第二電容c2正極分別連接輸出二極管do陽極和第一電容c1負極，第一電容c1陽極分別連接輸出濾波電容co的正極和輸出負載rl正極，輸入電壓源vin負極、輸入濾波電容cin負極、功率開關(guān)管sw源極、鉗位電容cc負極、輸出濾波電容co負極和輸出負載rl負極相連接。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種無紋波輸入升壓dc-dc變換器，其特征在于，所述輸入電壓源vin為25v。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無紋波輸入升壓dc-dc變換器，其特征在于，所述功率開關(guān)管sw為耐壓150v、型號為ipp076n15n5、導通電阻為rds(on)＝7.6mω的mosfet開關(guān)管。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無紋波輸入升壓dc-dc變換器，其特征在于，所述第一二極管d1和輸出二極管do的型號為mur415的整流二極管，且其導通壓降vf(max)＝1.28v。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無紋波輸入升壓dc-dc變換器，其特征在于，所述鉗位二極管dc的型號為mbr10100的整流二極管，且其導通壓降vf(max)＝0.85v。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無紋波輸入升壓dc-dc變換器，其特征在于，所述輸入電感l(wèi)in磁芯型號為ee42/21/15，電感值為70uh，勵磁電感l(wèi)m電感值為90uh，漏感l(wèi)k的電感值為0.9uh。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無紋波輸入升壓dc-dc變換器，其特征在于，所述第一電容c1的類型為mkt，參數(shù)為15uf/100v，第二電容c2的類型為mkt，參數(shù)為2.2uf/250v。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無紋波輸入升壓dc-dc變換器，其特征在于，所述鉗位電容cc的類型為mkt，參數(shù)為10uf/100v，所述輸出濾波電容co的參數(shù)為15uf/100v。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無紋波輸入升壓dc-dc變換器，其特征在于，所述雙繞組耦合電感磁芯型號為ee42/21/20、變比為1:5.2。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無紋波輸入升壓dc-dc變換器，其特征在于，還包括電壓傳感器、dsp芯片和pwm控制器；

技術(shù)總結(jié)
本技術(shù)提供一種無紋波輸入升壓DC?DC變換器，使用較少的元件輸入電流紋波為零，使其適合于可再生能源的應(yīng)用；此外，通過在雙繞組耦合電感次級側(cè)N2與第二電容C2和鉗位電容Cc之間設(shè)計諧振回路，第一二極管D1和功率開關(guān)管Sw的電流波形被改變?yōu)檎倚问剑@減少了開關(guān)組件的功率耗散；總的來說，本申請可以提供高電壓增益、零輸入電流紋波、主功率開關(guān)兩端的低電壓應(yīng)力、軟開關(guān)性能、緩解所有二極管的反向恢復問題，并采用準諧振性能以降低功率損耗。

技術(shù)研發(fā)人員：石勇,褚乃杰,王曉馨,張定國,李嘉偉,李欣,張騰亞
受保護的技術(shù)使用者：陜西科技大學
技術(shù)研發(fā)日：20240423
技術(shù)公布日：2024/12/19