一種光伏模塊用雙向電壓輸出的高升壓比變換器制造技術

本實用新型專利技術公開了一種光伏模塊用雙向電壓輸出的高升壓比變換器，包括兩個開關管，兩個箝位二極管，兩個續流二極管，兩個輸出二極管，兩個箝位電容，一個倍壓電容，兩個輸出電容和兩個帶有兩個繞組的耦合電感，本實用新型專利技術利用耦合電感來拓展變換器的電壓增益和降低功率開關管和二極管的電壓應力，利用耦合電感的漏感實現開關管的零電流開通和抑制二極管的反向恢復電流，箝位二極管和箝位電容組成的箝位電路有效吸收了主開關管關斷時的電壓尖峰和實現了能量的無損轉移，利用倍壓電路進一步提高了變換器的增益，并進一步降低功率開關管及輸出二極管的電壓應力，電路控制方便，輸入電流紋波小，適用于較大功率，高增益和高效率的光伏并網發電變換場合。（*該技術在2023年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】
【專利摘要】本技術公開了一種光伏模塊用雙向電壓輸出的高升壓比變換器，包括兩個開關管，兩個箝位二極管，兩個續流二極管，兩個輸出二極管，兩個箝位電容，一個倍壓電容，兩個輸出電容和兩個帶有兩個繞組的耦合電感，本技術利用耦合電感來拓展變換器的電壓增益和降低功率開關管和二極管的電壓應力，利用耦合電感的漏感實現開關管的零電流開通和抑制二極管的反向恢復電流，箝位二極管和箝位電容組成的箝位電路有效吸收了主開關管關斷時的電壓尖峰和實現了能量的無損轉移，利用倍壓電路進一步提高了變換器的增益，并進一步降低功率開關管及輸出二極管的電壓應力，電路控制方便，輸入電流紋波小，適用于較大功率，高增益和高效率的光伏并網發電變換場合。【專利說明】一種光伏模塊用雙向電壓輸出的高升壓比變換器
本技術涉及一種直流一直流變換器及應用，具體說是一種光伏模塊用雙向電壓輸出的高升壓比變換器。
技術介紹
在太陽能發電系統中，由于單塊太陽能電池的輸出電壓較低，而逆變并網發電所需的電壓較高，因此需要一級直流一直流變換器把低電壓直流電轉換為適合并網的高電壓直流電。在分布式太陽能發電方案中，單塊太陽能電池的功率容量較小，但對效率的要求較高。因此如何實現高增益、高效率的單級變換器，對于推動光伏產業的發展具有重要意義。常規的交錯并聯升壓型Boost直流-直流變換器的電壓增益僅由占空比決定，電壓增益有限，難以滿足高增益的變換要求。功率開關管的電壓應力較大，難以采用低壓高性能的開關管來降低導通損耗。而且，變換器工作在硬開關狀態，開關損耗較大。為了實現Boost變換器的軟開關動作，近年來，相繼研究了一些通過附加有源功率開關或無源器件的軟開關方案，這些電路雖然實現了軟開關動作，但是不能降低開關管的電壓應力，也不能實現系統的高增益變換。為了提升變換器的電壓增益，一種方案是采用開關電容的方案，但這種方案所需開關管數量較多，增加了系統成本；另外的方案是采用復雜的三繞組耦合電感方案，這種方案的缺點是耦合電感結構復雜，不利于工業加工，難以保證電路的一致性。
技術實現思路
本技術要克服現有技術的上述缺點，提供一種結構簡單，控制方便且無能量損耗的一種光伏模塊用雙向電壓輸出的高升壓比變換器。一種光伏模塊用雙向電壓輸出的高升壓比變換器，包括Boost升壓電路單元、倍壓電路單元和輸出電路單元，包括:變換器的Boost升壓單元中，第一繞組的第一端與第二繞組的第一端及電源的正極相連，第一繞組的第二端與第一開關管的漏極相連，第二繞組的第二端與第二開關管的漏極相連，第一開關管的源極和第二開關管的源極及電源的負極相連，第一箝位二極管的陽極與第一開關管的漏極相連，第一箝位二極管的陰極與第一箝位電容的第一端相連，第二箝位電容的第一端與第二開關管的漏極相連，第二箝位電容的第二端與第二箝位二級管的陽極相連，第一箝位電容的第二端與第二箝位二極管的陰極及電源的負極相連；變換器中的倍壓電路單元包括，a)倍壓串聯支路，由第三繞組和第四繞組及倍壓電容串聯構成，其中第一繞組和第三繞組同為一個耦合電感中的兩個繞組，第二繞組和第四繞組同為另一個耦合電感中的兩個繞組，以第一繞組的第一端和第二繞組的第一端為參照端，第三繞組和第四繞組中的參照端的同名端或異名端相連；b)與倍壓串聯支路相連的第一續流二極管和第二續流二極管，所述的第一續流二極管的陽級與第一箝位電容的第一端相連，所述的第一續流二極管的陰極與倍壓串聯支路的第一端相連，所述的第二續流二極管的陰級與第二箝位電容的第二端相連，所述的第二續流二極管的陽極與倍壓串聯支路的第二端相連；變換器中的輸出電路單元中，第一輸出二極管的陽極與第一續流二極管的陰極相連，第一輸出二極管的陰極與第一輸出電容的第一端相連，第一輸出電容的第二端與輸入電源的負極相連，第二輸出二極管陰極與第二續流二極管的陽極相連，第二輸出二極管的陽極與第二輸出電容的第二端相連，第二輸出電容的第一端與輸入電源的負極相連。所述的變換器，其第一箝位二極管、第二箝位二極管、第一續流二極管、第二續流二極管、第一輸出二極管和第二輸出二極管中的一個或多個改成同步整流管，均能正常工作。本技術變換器工作時，利用耦合電感的變壓器效應拓展了變換器電壓增益，降低了功率開關管和二極管的電壓應力，降低了功率器件的導通損耗。倍壓電路單元的引入進一步提高了電路的電壓增益和降低了器件的電壓應力；利用耦合電感的漏感實現了功率開關管的零電流開通；同時利用耦合電感的漏感還實現了續流二極管和輸出二極管的軟關斷；箝位二極管自然關斷減小了開關損耗，并利用箝位開關管和箝位電容吸收漏感的能量，使主開關管關斷時無電壓尖峰，并且吸收的漏感能量最終傳遞到負載，實現無損吸收；其電路結構對稱，自然均流，控制方便，輸入電流紋波小，適用于較大功率，高增益和高效率的分布式光伏并網發電場合。本技術的優點是:無需額外的功率開關和電感元件，附件元件少，結構簡單，控制方便，電路中無能量損耗元件，可提高電路的效率，且換流過程中，功率開關管關斷時無電壓過沖，續流二極管開通時無電流過沖。耦合電感在對應的開關管開通和關斷時都傳遞能量，提高了耦合電感的利用率，降低了耦合電感的體積，可實現正負電壓輸出，更適用和三電平逆變器配合的應用場合。【專利附圖】【附圖說明】圖1是本技術一種光伏模塊用雙向電壓輸出的高升壓比變換器的電路圖；【具體實施方式】參見圖1，本技術的一種光伏模塊用雙向電壓輸出的高升壓比變換器，包括Boost升壓電路單元、倍壓電路單元和輸出電路單元。變換器的Boost升壓電路單元中，第一繞組LI的第一端與第二繞組L2的第一端及電源Vin的正極相連，第一繞組LI的第二端與第一開關管SI的漏極相連，第二繞組L2的第二端與第二開關管S2的漏極相連，第一開關管SI的源極和第二開關管S2的源極及電源Vin的負極相連，第一箝位二極管Dcl的陽極與第一開關管SI的漏極相連，第一箝位二極管Dcl的陰極與第一箝位電容Ccl的第一端相連,第二箝位電容Cc2的第一端與第二開關管S2的漏極相連，第二箝位電容Cc2的第二端與第二箝位二級管Dc2的陽極相連，第一箝位電容Ccl的第二端與第二箝位二極管Dc2的陰極及電源Vin的負極相連；變換器的倍壓電路單元包括，a)倍壓串聯支路，由第三繞組L3和第四繞組L4及倍壓電容Cm串聯構成，其中第一繞組LI和第三繞組L3同為一個耦合電感中的兩個繞組，第二繞組L2和第四繞組L4同為另一個耦合電感中的兩個繞組，以第一繞組LI的第一端和第二繞組L2的第一端為參照端，第三繞組L3和第四繞組L4中的參照端的同名端或異名端相連；b)與倍壓串聯支路相連的第一續流二極管Drl和第二續流二極管Dr2，所述的第一續流二極管Drl的陽級與第一箝位電容Ccl的第一端相連，所述的第一續流二極管Drl的陰極與倍壓串聯支路的第一端相連，所述的第二續流二極管Dr2的陰級與第二箝位電容Cc2的第二端相連，所述的第二續流二極管Dr2的陽極與倍壓串聯支路的第二端相連；變換器的輸出電路單元中，第一輸出二極管Dol的陽極與第一續流二極管Drl的陰極相連，第一輸出二極管Dol的陰極與第一輸出電容Col的第一端相連，第一輸出電容Col的第二端與輸入電源Vin的負極相連，第二輸出二極管本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種光伏模塊用雙向電壓輸出的高升壓比變換器，包括Boost升壓電路單元、倍壓電路單元和輸出電路單元，其特征在于：所述的Boost升壓電路單元中，第一繞組L1的第一端與第二繞組L2的第一端及電源Vin的正極相連，第一繞組L1的第二端與第一開關管S1的漏極相連，第二繞組L2的第二端與第二開關管S2的漏極相連，第一開關管S1的源極和第二開關管S2的源極及電源Vin的負極相連，第一箝位二極管Dc1的陽極與第一開關管S1的漏極相連，第一箝位二極管Dc1的陰極與第一箝位電容Cc1的第一端相連，第二箝位電容Cc2的第一端與第二開關管S2的漏極相連，第二箝位電容Cc2的第二端與第二箝位二級管Dc2的陽極相連，第一箝位電容Cc1的第二端與第二箝位二極管Dc2的陰極及電源Vin的負極相連；所述的倍壓電路單元包括，a)倍壓串聯支路，由第三繞組L3和第四繞組L4及倍壓電容Cm串聯構成，其中第一繞組L1和第三繞組L3同為一個耦合電感中的兩個繞組，第二繞組L2和第四繞組L4同為另一個耦合電感中的兩個繞組，以第一繞組L1的第一端和第二繞組L2的第一端為參照端，第三繞組L3和第四繞組L4中的參照端的同名端或異名端相連；b)與倍壓串聯支路相連的第一續流二極管Dr1和第二續流二極管Dr2，所述的第一續流二極管Dr1的陽級與第一箝位電容Cc1的第一端相連，所述的第一續流二極管Dr1的陰極與倍壓串聯支路的第一端相連，所述的第二續流二極管Dr2的陰級與第二箝位電容Cc2的第二端相連，所述的第二續流二極管Dr2的陽極與倍壓串聯支路的第二端相連；所述的輸出電路單元中，第一輸出二極管Do1的陽極與第一續流二極管Dr1的陰極相連，第一輸出二極管Do1的陰極與第一輸出電容Co1的第一端相連，第一輸出電容Co1的第二端與輸入電源Vin的負極相連，第二輸出二極管Do2的陰極與第二續流二極管Dr2的陽極相連，第二輸出二極管Do2的陽極與第二輸出電容Co2的第二端相連，第二輸出電容Co2的第一端與輸入電源Vin的負極相連。...

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：趙一，楊波，
申請(專利權)人：杭州禾邁電力電子技術有限公司，
類型：新型
國別省市：浙江;33