【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及電力設計，其涉及一種高電壓增益低輸入電流波紋直流變換器及工作方法。
技術介紹
1、新能源和儲能系統的電壓等級通常較低，一般在20v到60v之間。這與許多實際應用場合中的高壓需求形成了顯著差距。例如，在高壓直流母線、新能源并網逆變系統以及車載逆變器中，所需的直流母線電壓通常較高。以光伏并網逆變系統為例，考慮到電網電壓為220vac，且存在±20％的電壓波動，使用全橋并網逆變器時，直流母線電壓需達到380vdc至400vdc，這遠遠高于光伏電池的輸出電壓。因此，開發能夠實現低壓新能源電源與高壓直流母線之間電壓轉換的高電壓增益直流變換器成為一個關鍵的技術需求。
2、傳統的高壓直流母線新能源發電系統中，通常通過多個升壓型直流變換器級聯，將新能源或儲能設備連接到高壓直流母線上。這種架構雖然可以實現電壓提升，但也帶來了成本高、體積大以及控制復雜等諸多問題，嚴重影響了系統的經濟性和集成度。
3、為了克服這些不足，近年來研究者們提出了多種高電壓增益直流變換器方案，主要可分為耦合電感型和開關電感/開關電容型。其中，基于開關電感/開關電容的高增益直流變換器雖然能夠達到高電壓增益，但存在器件數量多、體積大、成本高等缺點，不利于系統的緊湊設計。相比之下，基于耦合電感的高增益直流變換器因能夠實現磁性元件的集成，展現出了高功率密度和低成本的優勢，逐漸受到廣泛關注。然而，現有的耦合電感型直流變換器普遍存在輸入電流紋波較大的問題，這不僅降低了系統的效率，還對電源和負載的穩定性產生不利影響。
4、因此，開發一種兼
技術實現思路
1、本專利技術為解決現有技術的不足，提出一種可實現源低壓可再生能源與高壓直流母線間功率變換的低輸入電流紋波高電壓增益直流變換器。
2、本專利技術通過以下技術方案實現：
3、一種高電壓增益低輸入電流波紋直流變換器，包括直流輸入源vin、輸入電感l、耦合電感n1和n2、開關管s、二極管d1至d5、鉗位電容c1至c4、輸出電容co和負載r；
4、所述耦合電感n1包括原邊繞組n1a和副邊繞組n1b，耦合電感n2包括原邊繞組n2a和副邊繞組n2b，所述n1a的端子1與n1b的端子4、n2a的端子5與n2b的端子8為同名端；
5、所述直流輸入源vin的正極通過輸入電感l與鉗位電容c1、二極管d1和d2連接，鉗位電容c1與耦合電感n2的原邊繞組連接，耦合電感n1的原邊繞組與二極管d1連接，鉗位電容c2與直流輸入源vin的負極連接；開關管s的漏極與耦合電感n1的原邊繞組及二極管d3連接，s的源極與vin的負極連接，二極管d3與鉗位電容c3及二極管d4連接，鉗位電容c3與耦合電感n2的副邊繞組連接，二極管d4與耦合電感n1的副邊繞組及二極管d5連接，鉗位電容c4與開關管s的漏極連接，二極管d5與輸出電容co及負載r連接。
6、進一步的，所述變換器的輸出電壓增益為:其中n1表示耦合電感n1的原副邊繞組之間的匝比，n2表示耦合電感n2的原副邊繞組之間的匝比，d表示開關管s的導通占空比。
7、3、一種高電壓增益低輸入電流波紋直流變換器的工作方法，其特征在于，適用于如權利要求1-2所述的變換器，在一個開關周期內包含兩個不同的開關狀態，具體的：
8、在t0～t1時刻的開關狀態1，當t0時刻時，開關管s導通，二極管d1和二極管d4導通，二極管d2、二極管d3和二極管d5截止，直流輸入源vin通過二極管d1和開關s構成的回路向輸入電感l充電，電感電流il線性上升，鉗位電容c1通過開關管s和二極管d1構成的回路與耦合電感n2的原邊繞組n2a并聯，繞組電流il2上升，電容c2通過開關管s構成的回路與耦合電感n1的原邊繞組n1a并聯，繞組電流il1上升，輸出電容co與負載r并聯為負載供電；
9、在t1～t2時刻的開關狀態2，當t1時刻時，開關管s關斷，二極管d1和二極管d4截止，二極管d2、二極管d3和二極管d5導通，直流輸入源vin與c2串聯之后通過二極管d2構成的回路與輸入電感l并聯，電感電流il線性下降，鉗位電容c1和鉗位電容c2串聯通過二極管d2為耦合電感n2的原邊繞組n2a充電，繞組電流il2上升，鉗位電容c2和鉗位電容c3串聯通過二極管d3為耦合電感n1的原邊繞組n1a放電，繞組電流il1下降，耦合電感n1的副邊繞組n1b通過二極管d5向負載放電。
10、本專利技術的有益效果：
11、(1)本專利技術提出的一種高電壓增益低輸入電流波紋直流變換器，能夠在有限的占空比范圍內實現超高輸出電壓增益，顯著提升了直流母線的電壓水平，通過單級功率變換，變換器能夠高效地將低壓可再生能源直接連接至高壓直流母線，簡化了系統架構，減少了中間變換環節，提升了整體效率；
12、(2)本專利技術提出的一種高電壓增益低輸入電流波紋直流變換器，能夠實現連續的輸入電流，顯著降低了輸入電流紋波，適合用于可再生能源輸入場合，能夠平滑地處理輸入電流，減少對可再生能源發電單元的沖擊，同時提高了系統的穩定性和可靠性；
13、(3)本專利技術提出的一種高電壓增益低輸入電流波紋直流變換器，相較于傳統多級升壓電路，所需器件數量更少，電路結構更加簡潔，顯著降低了系統的物料成本和制造復雜性，同時本變換器在實現高電壓增益的同時，器件的電壓應力也得到了有效控制，減少了對高耐壓元件的需求，從而進一步降低了成本并提高了功率密度。
本文檔來自技高網...【技術保護點】
1.一種高電壓增益低輸入電流波紋直流變換器，其特征在于，包括直流輸入源Vin、輸入電感L、耦合電感N1和N2、開關管S、二極管D1至D5、鉗位電容C1至C4、輸出電容Co和負載R；
2.根據權利要求2所述的一種高電壓增益低輸入電流波紋直流變換器，其特征在于，所述變換器的輸出電壓增益為:其中n1表示耦合電感N1的原副邊繞組之間的匝比，n2表示耦合電感N2的原副邊繞組之間的匝比，D表示開關管S的導通占空比。
3.一種高電壓增益低輸入電流波紋直流變換器的工作方法，其特征在于，適用于如權利要求1-2所述的變換器，在一個開關周期內包含兩個不同的開關狀態，具體的：
【技術特征摘要】
1.一種高電壓增益低輸入電流波紋直流變換器，其特征在于，包括直流輸入源vin、輸入電感l、耦合電感n1和n2、開關管s、二極管d1至d5、鉗位電容c1至c4、輸出電容co和負載r；
2.根據權利要求2所述的一種高電壓增益低輸入電流波紋直流變換器，其特征在于，所述變換器的輸出電壓增...
【專利技術屬性】
技術研發人員：李歡，鄧永波，張玉龍，陳清海，朱軍，
申請(專利權)人：湖北英特利電氣有限公司，
類型：發明
國別省市：
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。