专利名称：适用于光伏发电系统的高增益dc-dc升压转换器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种将低压转换为高压的直流升压转换器，尤其是涉及一种适用于光伏发电系统的高增益DC-DC升压转换器。
背景技术：
光伏发电系统的输入源具有电压较低的特性，因此在将光伏阵列发出的电通过DC/AC逆变器将直流电转为交流电并网前，还需通过DC/DC升压转换器将较低的直流电压转化为较高的直流电压，一方面给DC/AC逆变器提供一个较高的直流输入母线电压，另一方面完成最大功率点(MPPT)跟踪。因此高效率、高增益、结构简单的DC/DC升压转换器成为不可或缺的关键部件。为了获得较高的电压转换增益，通常采用的方法是，在传统型DC/DC升压转换器中采用较大的占空比，但是由于寄生参数的影响不可能达到很高的输入输出电压比；其他的方法就是采用变压器、耦合电感和多级联接等方式。然而，在那些不需要隔离或体积要求较小的应用场合，通过这些方式升压就很难实现以上要求。另外，变压器和率禹合电感的漏电感极易引起开关电压尖峰和EMI (Electromagnetic Interference,电磁干扰)等对电源本身及周围设备带来安全隐患的问题；多级联接方式则带来控制信号失真、体积增大、后级开关管电压应力增大、电路拓扑结构复杂、转换效率降低和制造成本上升等问题。传统型升压直流转换器的拓扑结构如图I所示，它存在以下缺点I)传统型升压直流转换器为了实现高增益、主开关通常采用较大的占空比。这样直接导致主开关的导通时间增加和输入电流的峰值增大，带来较大的开关导通损耗，直接降低了整体转换效率。2)为了实现高增益，具有高匝数比的变压器和耦合电感被使用，造成整体体积增大和铁芯设计难度增加。3)变压器和耦合电感的漏电感和寄生电容极易导致高频振荡发生，产生开关电压尖峰和EMI。4)为了抑制各种寄生参数产生的尖峰信号和EMI、必须额外设计缓冲电路，造成器件数量增加和转换效率降低，并使设计流程复杂化。5)多级联接方式则直接导致主电路和控制电路复杂化，降低了功率密度，增加了设计和制造成本。6)主开关的电压应力被输出电压钳位，必须选择耐压等级较高的功率器件，提高了硬件成本，增加了主开关导通阻抗，降低了转换效率。鉴于以上原因，传统型升压直流转换器难以达成光伏发电系统中对升压直流转换器高效、小型、低噪音、低成本的要求。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种可获得较高电压转换增益、降低加在多级主开关两端的电压应力、效率高、成本低的适用于光伏发电系统、的高增益DC-DC升压转换器。本发明的目的可以通过以下技术方案来实现—种适用于光伏发电系统的高增益DC-DC升压转换器,包括输入电源、第一主开关、第二主开关、第一电感、第二电感、第一二极管、第二二极管、第一电容、第二电容、续流二极管和滤波电容，所述的输入电源的正极分别与第一电感的一端、第一二极管的阳极和第二二极管的阳极连接，输入电源的负极分别与第一主开关的一端、第二主开关的一端和滤波电容的一端连接，所述的第一电感的另一端分别与第一主开关的另一端和第一电容的一端连接，所述的第一二极管的阴极分别与第一电容的另一端和第二电感的一端连接，所述的第二二极管的阴极分别与第二电容的一端和续流二极管的阳极连接，所述的第二主开关的另一端分别与第二电感的另一端和第二电容的另一端连接，所述的滤波电容的另一端与续流二极管的阴极连接。所述的滤波电容的两端连接有负载。 与现有技术相比，本发明在传统型升压直流转换器拓扑结构的基础上，通过在充电模式时多组电感和电容并联工作、放电模式时多组电感和电容串联工作的方式，实现了一种新的电路拓扑结构。本发明具有以下优点I)主开关管SjPS2同时导通、同时截止，对其的控制比较容易实现，且在采用较小的占空比条件下，实现了高增益；2)由于缩短了主开关的导通时间，有效降低了输入电流的峰值，并减小了开关导通损耗；3)输出电压的纹波被减小；4)主开关的电压应力由V。分别降低到■和Vtj-Vin，可选择耐压等级较
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低的开关器件，降低硬件制造成本；5)无需使用变压器、耦合电感和多级联接方式，电路拓扑结构简单；6)与传统型升压直流转换器相比，本发明可实现高效、小型、低噪音、低成本的目标。
图I为传统型升压直流转换器的结构示意图；图2为本发明升压转换器的结构示意图；图3为实施例的占空比和增益的关系曲线；图4为实施例的各电压示意图；图5为实施例的输入电流和开关时间的关系曲线；图6为实施例的输出电压纹波和开关时间的关系曲线。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。实施例I如图2所示，一种适用于光伏发电系统的高增益DC-DC升压转换器，包括输入电源、第一主开关S1、第二主开关S2、第一电感L1、第二电感L2、第一二极管D1、第二二极管D2、第一电容C1、第二电容C2、续流二极管D。和滤波电容C。，所述的输入电源的正极分别与第一电感L1的一端、第一二极管D1的阳极和第二二极管D2的阳极连接，输入电源的负极分别与第一主开关S1的一端、第二主开关S2的一端和滤波电容C。的一端连接,所述的第一电感L1的另一端分别与第一主开关S1的另一端和第一电容C1的一端连接，所述的第一二极管D1的阴极分别与第一电容C1的另一端和第二电感L2的一端连接，所述的第二二极管D2的阴极分别与第二电容C2的一端和续流二极管D。的阳极连接，所述的第二主开关S2的另一端分别与第二电感L2的另一端和第二电容C2的另一端连接，所述的滤波电容C。的另一端与续流二极管D。的阴极连接。所述的滤波电容C。的两端连接有负载R。。上述适用于光伏发电系统的高增益DC-DC升压转换器在一个开关周期内的工作状态可分成两个阶段；第I阶段第一主开关S1和第二主开关S2导通时，第一电感L1、第二电感L2以及第一电容C1、第二电容C2进入储能阶段，由输入电源进行充电；滤波电容C。放电，向负载R。供能。第2阶段第一主开关S1和第二主开关S2截止时，续流二极管D。正向导通，第一电感L1、第二电感L2以及第一电容C1、第二电容C2进入放能阶段，与输入功率一起向滤波电容C。充电，并给负载R。供电。根据磁平衡原理，在相同的占空比条件下，本发明高增益DC-DC升压转换器的增益可计算为
权利要求
1.一种适用于光伏发电系统的高增益DC-DC升压转换器,其特征在于,包括输入电源、第一主开关、第二主开关、第一电感、第二电感、第一二极管、第二二极管、第一电容、第二电容、续流二极管和滤波电容，所述的输入电源的正极分别与第一电感的一端、第一二极管的阳极和第二二极管的阳极连接，输入电源的负极分别与第一主开关的一端、第二主开关的一端和滤波电容的一端连接，所述的第一电感的另一端分别与第一主开关的另一端和第一电容的一端连接，所述的第一二极管的阴极分别与第一电容的另一端和第二电感的一端连接，所述的第二二极管的阴极分别与第二电容的一端和续流二极管的阳极连接，所述的第二主开关的另一端分别与第二电感的另一端和第二电容的另一端连接，所述的滤波电容的另一端与续流二极管的阴极连接。
2.根据权利要求I所述的一种适用于光伏发电系统的高增益DC-DC升压转换器，其特征在于，所述的滤波电容的两端连接有负载。
全文摘要
本发明涉及一种适用于光伏发电系统的高增益DC-DC升压转换器，包括输入电源、第一主开关、第二主开关、第一电感、第二电感、第一二极管、第二二极管、第一电容、第二电容、续流二极管和滤波电容。与现有技术相比，本发明具有可获得高电压增益、降低主开关电压应力、效率高、成本低等优点。
文档编号H02M3/07GK102751866SQ20121022590
公开日2012年10月24日 申请日期2012年7月2日 优先权日2012年7月2日
发明者赵晋斌, 陶晓娟 申请人:上海电力学院