一種高增益三繞組級聯(lián)型升壓變換器的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于電力電子變換器領域。
【背景技術】
[0002] 升壓變換器廣泛應用于分布式電源系統(tǒng)的前級變換器，實現升壓或者功率因數校 正。傳統(tǒng)的升壓變換器電路拓撲為Boost電路，理論上Boost電路的電壓增益隨著占空比 的增加而增加，然而考慮到實際電路中的寄生等效串聯(lián)阻抗，Boost電路的實際增益并不總 是隨著占空比的增加而變大，因此其升壓能力十分有限，并不適用于高增益直流功率變換 場合。
[0003] 級聯(lián)型boost變換器可以進一步拓展增益，但是其器件的應力較大，而且受到寄 生參數的影響，仍然難以實現高增益，而且僅僅由單一的占空比控制。

【發(fā)明內容】

[0004] 本發(fā)明的目的是為了解決傳統(tǒng)的升壓變換器電路拓撲難以實現高增益的問題，本 發(fā)明提供一種高增益三繞組級聯(lián)型升壓變換器。
[0005] 本發(fā)明的一種高增益三繞組級聯(lián)型升壓變換器，所述變換器包括直流電壓源Vin、 輸入電感L in、功率開關管S、整流二極管D。、第一二二極管D1、第二二極管D2、第一輸出電容 C1、箝位二極管D3、升壓二極管D4、箝位電容C。、升壓電容C 2、第二輸出電容C。、第一耦合電感 N1、第二耦合電感隊和第三耦合電感N3;
[0006] 直流電壓源Vin的正極與輸入電感L ιη的一端連接，
[0007] 直流電壓源Vin的負極與第一輸出電容C1的一端、第二輸出電容C。的一端、功率開 關管S的輸出端和箝位電容C。的一端同時連接；
[0008] 輸入電感Lin的另一端與第一二極管D i的陽極和第二二極管D 2的陽極同時連接；
[0009] 第一二極管D1的陰極、第一輸出電容C i的另一端和第一親合電感N i的一端同時 連接；
[0010] 第一親合電感&的另一端、第二親合電感N 2的一端和第三親合電感心的一端同 時連接；
[0011] 第二二極管D2的陰極、第二耦合電感N2的另一端、功率開關管S的輸入端和箝位 二極管D 3的陽極同時連接；
[0012] 箝位二極管D3的陰極、箝位電容C。的另一端和升壓二極管D4的陽極同時連接；
[0013] 第三親合電感N3的另一端與升壓電容C 2的一端連接；
[0014] 升壓電容(：2的另一端、升壓二極管D 4的陰極和整流二極管D ^的陽極同時連接；
[0015] 整流二極管D。陰極與第二輸出電容C。的另一端連接。
[0016] 所述功率開關管S為MOS管或者IGBT管。
[0017] 本發(fā)明的有益效果在于，本發(fā)明的高增益三繞組級聯(lián)型升壓變換器大大提升了電 壓增益：耦合電感繞組匝比越小，電壓增益越高；級聯(lián)特性使較小的占空比就可以實現高 的電壓增益，并且功率開關管的電壓應力小。
【附圖說明】
[0018] 圖1為【具體實施方式】中的一種高增益三繞組級聯(lián)型升壓變換器的原理示意圖；
[0019] 圖2為【具體實施方式】中一種高增益三繞組級聯(lián)型升壓變換器的模態(tài)圖；
[0020] 圖3a為【具體實施方式】中一種高增益三繞組級聯(lián)型升壓變換器開關模態(tài)1的等效 電路圖；
[0021] 圖3b為【具體實施方式】中一種高增益三繞組級聯(lián)型升壓變換器開關模態(tài)2的等效 電路圖；
[0022] 圖3c為【具體實施方式】中一種高增益三繞組級聯(lián)型升壓變換器開關模態(tài)3的等效 電路圖；
[0023] 圖3d為【具體實施方式】中一種高增益三繞組級聯(lián)型升壓變換器開關模態(tài)4的等效 電路圖；
[0024] 圖3e為【具體實施方式】中一種高增益三繞組級聯(lián)型升壓變換器開關模態(tài)5的等效 電路圖；
[0025] 圖4a至圖4g為當輸入電壓Vin= 38V，輸出電壓V。= 380V時，【具體實施方式】中各 參數實驗波形。
【具體實施方式】
[0026] 結合圖1說明本實施方式，本實施方式所述的一種高增益三繞組級聯(lián)型升壓變換 器包括直流電壓源、前級BOOST電路、后級三繞組耦合電感BOOST電路和箝位-升壓電路； 前級BOOST電路由第一二二極管D 1、第二二極管D2、輸入電感Lin和第一輸出電容C i組成； 后級三繞組耦合電感BOOST電路由第一耦合電感N1、第二耦合電感N2、第三耦合電感N 3、功 率開關管s、整流二極管Dci和第二輸出電容c ja成；箝位-升壓電路由箝位二極管D 3、升壓 二極管D4、箝位電容C。和升壓電容C 2組成。
[0027] 本實施方式的工作原理及工作過程如下：
[0028] 本實施方式的高增益三繞組級聯(lián)型升壓變換器控制電壓Vgs、輸入電流^、第一耦 合電感漏感電流&、第二耦合電感電流4^、第三耦合電感電流1?、輸出二極管電流i D。，箝 位二極管電流iD3、升壓二極管電流iD4、第一二極管電流iD2、第二二極管電流i D1、功率開關 管電流is的波形如圖2所示，其工作過程分為5個開關模態(tài)，分別為開關模態(tài)1至開關模 態(tài)5,具體描述如下：
[0029] 開關模態(tài)1，對應圖2中的[t。，tj :等效電路如圖3a所示，t。時刻開通S，第一二 極管D1、箝位二極管D3和升壓二極管D 4反向偏置，第二二極管D 2和整流二極管D ^正向偏 置；電流&、"、1：)2、1：)4、&和〗41線性上升。電流1： )1和1：)。線性下降，輸入直流源￥1"、輸入電 感Lin、磁化電感L m和升壓電容C 2給負載R和第二輸出電容C。提供能量。當整流二極管電 流iD。下降到零時，此模式結束。
[0030] 開關模態(tài)2,對應圖2中的[ti，t2]:等效電路如圖3b所示，功率開關管S保持開 通，第二二極管D 2、箝位二極管％和整流二極管反向偏置，第一二極管D i和升壓二極管D 4 反向偏置。直流電壓源Vin為輸入電感Lin充電，電流、ijp ^線性上升。同時，第二耦合 電感N2、第三耦合電感N3和箝位電容C。串聯(lián)給升壓電容C 2充電。第二輸出電容C。給負載 R充電。當功率開關管S關斷時，此模式結束。
[0031] 開關模態(tài)3,對應圖2中的[