一種非隔離型軟開關(guān)高增益dc/dc變換器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種直流-直流變換器，具體說是一種非隔離型軟開關(guān)高增益DC/DC變換器。
【背景技術(shù)】
在現(xiàn)有技術(shù)中，基本的兩相升壓型高增益DC/DC變換器，存在升壓能力不夠，開關(guān)器件電壓應(yīng)力過大，損耗大，效率不高，且升壓能力不可調(diào)等問題，且在某些輸入輸出高增益的場合不能滿足要求，如光伏電池并網(wǎng)。因此，一些專家學(xué)者針對這些問題做了大量研究，并提出了相應(yīng)的解決方案?？偟膩碚f有借助于變壓器、耦合電感或開關(guān)電容等三種方案，借助于變壓器，在原有的直流-直流變換器中間加入一個高頻的變壓器，通過改變變壓器變比實現(xiàn)高增益升壓的目的，但該方案能量轉(zhuǎn)換過程復(fù)雜，整個系統(tǒng)的能量轉(zhuǎn)換效率低；利用開關(guān)電容，此種方案所需開關(guān)器件多，且控制及驅(qū)動電路實現(xiàn)復(fù)雜；采用耦合電感構(gòu)建的拓?fù)?，由于漏感的存在，開關(guān)器件電壓應(yīng)力較大，變換器損耗大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0002]為解決變換器升壓能力不夠，工作效率不高，升壓能力不可調(diào)等技術(shù)問題。本發(fā)明提供一種非隔離型軟開關(guān)高增益DC/DC變換器，輸入電流紋波小且同時具有高增益能力和軟開關(guān)能力。
[0003]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:
一種非隔離型軟開關(guān)高增益DC/DC變換器，包含第一電感L1、第二電感L2, —個輔助電感La，第一功率開關(guān)S1、第二功率開關(guān)S2，一個雙向可控開關(guān)和η個倍壓單元，第一電感LdP第二電感L2的輸入端同時接輸入電源的正極，第一電感L:和第二電感L 2的輸出端分別接第一功率開關(guān)SJP第二功率開關(guān)S 2的漏極，第一功率開關(guān)S JP第二功率開關(guān)S2的源極接輸入電源的負(fù)極；第一電感L1的輸出端和第二電感L2的輸出端之間串聯(lián)一個雙向觸發(fā)開關(guān)和一個輔助電感La;兩個功率開關(guān)S 1、S2的柵極分別接各自的控制器，第一功率開關(guān)S 1、第二功率開關(guān)S2的驅(qū)動相位之間相差180°，即采用交錯控制策略。
[0004]第一電感1^的輸出端與所有奇次倍壓單元的上下兩個電容之間的節(jié)點相連；第二電感1^的輸出端接第一倍壓單元的第一接口，同時與所有偶次倍壓單元的上下兩個電容之間的節(jié)點相連；第11個倍壓單元的第二端口作為變換器輸出端的正極，第η個單元的第三端口作為變換器輸出端的負(fù)極；
η個倍壓單元按順序從左到右依次相連，即第I個倍壓單元的第二端口接第2個被壓單元的第一端口，第I個倍壓單元的第三端口接第2個被壓單元的第四端口 ；第2個倍壓單元的第二端口接第3個被壓單元的第一端口，第2個倍壓單元的第三端口接第3個被壓單元的第四端口 ；以此類推，一直到第η個倍壓單元；η為自然數(shù)，取值范圍為η多I。
[0005]所述倍壓單元是由兩個二極管和兩個電容構(gòu)成的具有四個端口的單元，上側(cè)二極管的陽極作為第一端口，上側(cè)二極管陰極與電容的節(jié)點作為第二端口，下側(cè)電容與下側(cè)二極管陽極的節(jié)點作為第三端口，下側(cè)二極管陰極作為第四端口。
[0006]所有開關(guān)管及二極管均實現(xiàn)了軟開關(guān)，其輸入輸出增益可以通過調(diào)節(jié)倍壓單元數(shù)量來調(diào)節(jié)；
雙向可控開關(guān)既可由2個MOS管或IGBT等全控型器件反向串聯(lián)組合而成，也可由單個雙向可控硅構(gòu)成。
[0007]輔助電容CS1、Cs2既可以通過外加電容實現(xiàn)，也可以利用器件自身寄生電容實現(xiàn)。
[0008]相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有如下有益效果:
I)、本發(fā)明加入倍壓單元，不僅可以實現(xiàn)變換器的高增益輸出，而且降低了有源開關(guān)和二極管的電壓應(yīng)力。
[0009]2)、所有開關(guān)管和二極管均實現(xiàn)了軟開關(guān)，可以提高變換器的工作效率。
[0010]3)、變換器可根據(jù)具體應(yīng)用場合的不同而設(shè)計采用不同數(shù)量的倍壓單元，擴展了變換器的應(yīng)用場合。
[0011]4)、與現(xiàn)有的高增益升壓變換器相比，不含有變壓器和耦合電感，EMI特性好，電路拓?fù)浜唵?，控制系統(tǒng)設(shè)計和實現(xiàn)難度均較低。
【附圖說明】
[0012]圖1是本發(fā)明實施方式的一般電路原理圖。
[0013]圖2是本發(fā)明所提含有三個倍壓單元的具體電路原理圖。
[0014]圖3是本發(fā)明中所采用的單一倍壓單元電路圖；圖3中:①-第一端口，②-第二端口，③-第三端口，④-第四端口。
[0015]圖4是雙向觸發(fā)開關(guān)的三種【具體實施方式】；
圖4 (I)為雙向可控開關(guān)由兩個MOS管實現(xiàn)電路圖；
圖4 (2)為雙向可控開關(guān)由兩個IGBT管實現(xiàn)電路圖；
圖4 (3)為雙向可控開關(guān)由一個光控雙向可控硅實現(xiàn)電路圖。
【具體實施方式】
[0016]—種非隔離型軟開關(guān)高增益DC/DC變換器，包含第一電感L1、第二電感L2, —個輔助電感La，第一功率開關(guān)S1、第二功率開關(guān)S2，一個雙向可控開關(guān)和η個倍壓單元，第一電感L1和第二電感L2的輸入端同時接輸入電源的正極，第一電感L:和第二電感L2的輸出端分別接第一功率開關(guān)SJP第二功率開關(guān)S 2的漏極，第一功率開關(guān)S JP第二功率開關(guān)S 2的源極接輸入電源的負(fù)極；第一電感L1的輸出端和第二電感L 2的輸出端之間串聯(lián)一個雙向觸發(fā)開關(guān)和一個輔助電感La;兩個功率開關(guān)S 1、S2的柵極分別接各自的控制器，第一功率開關(guān)S1、第二功率開關(guān)S2的驅(qū)動相位之間相差180°，即采用交錯控制策略。
[0017]第一電感1^的輸出端與所有奇次倍壓單元的上下兩個電容之間的節(jié)點相連；第二電感1^的輸出端接第一倍壓單元的第一接口，同時與所有偶次倍壓單元的上下兩個電容之間的節(jié)點相連；第11個倍壓單元的第二端口作為變換器輸出端的正極，第η個單元的第三端口作為變換器輸出端的負(fù)極；
η個倍壓單元按順序從左到右依次相連，即第I個倍壓單元的第二端口接第2個被壓單元的第一端口，第I個倍壓單元的第三端口接第2個被壓單元的第四端口 ；第2個倍壓單元的第二端口接第3個被壓單元的第一端口，第2個倍壓單元的第三端口接第3個被壓單元的第四端口 ；以此類推，一直到第η個倍壓單元； η為自然數(shù)，取值范圍為η多I。
[0018]所述倍壓單元是由兩個二極管和兩個電容構(gòu)成的具有四個端口的單元，上側(cè)二極管的陽極作為第一端口，上側(cè)二極管陰極與電容的節(jié)點作為第二端口，下側(cè)電容與下側(cè)二極管陽極的節(jié)點作為第三端口，下側(cè)二極管陰極作為第四端口。
[0019]所有開關(guān)管及二極管均實現(xiàn)了軟開關(guān)，其輸入輸出增益可以通過調(diào)節(jié)倍壓單元數(shù)量來調(diào)節(jié)；
雙向可控開關(guān)既可由2個MOS管或IGBT等全控型器件反向串聯(lián)組合而成，也可由單個雙向可控硅構(gòu)成。
[0020]輔助電容CS1、Cs2既可以通過外加電容實現(xiàn)，也可以利用器件自身寄生電容實現(xiàn)。
[0021]實施例:
如圖2所示，以含有三個倍壓單元為例，一種非隔離型高增益升壓DC/DC變換器，包含第一電感L1、第二電感L2, —個輔助電感La，第一功率開關(guān)S1、第二功率開關(guān)S2，一個雙向可控開關(guān)，四個二極管Dp D2, D3, D4和四個電容C 1、C2、C3、C4，兩個輔助電容CS1、Cs2，其電路連接關(guān)系為:
第一電感L1和第二電感L 2的輸入端同時接輸入電源的正極，第一電感L:和第二電感L2的輸出端分別接第一功率開關(guān)S工和第二功率開關(guān)S 2的漏極，第一功率開關(guān)S jP第二功率開關(guān)S2的源極接輸入電源的負(fù)極；第一電感L:的輸出端和第二電感L 2的輸出端之間串聯(lián)一個雙向觸發(fā)開關(guān)和一個輔助電感L3;兩個功率開關(guān)S ”^的柵極分別接各自的控制器，兩個功率開關(guān)Sp S