具有低紋波的四開(kāi)關(guān)升降壓變換器及其控制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種具有低紋波的四開(kāi)關(guān)升降壓變換器及其控制方法，包括輸入源、第一濾波電感、第一濾波電容、第一開(kāi)關(guān)管、第二開(kāi)關(guān)管、第二濾波電感、第三開(kāi)關(guān)管、第四開(kāi)關(guān)管、第二濾波電容、第三濾波電感和負(fù)載；直流升壓變換時(shí)，所述第三開(kāi)關(guān)管和第四開(kāi)關(guān)管工作在高頻開(kāi)關(guān)狀態(tài)且互補(bǔ)導(dǎo)通，所述第一開(kāi)關(guān)管保持直通而第二開(kāi)關(guān)管保持關(guān)斷；直流降壓變換時(shí)，所述第一開(kāi)關(guān)管和第二開(kāi)關(guān)管工作在高頻開(kāi)關(guān)狀態(tài)且互補(bǔ)導(dǎo)通，所述第三開(kāi)關(guān)管保持直通而第四開(kāi)關(guān)管保持關(guān)斷。本發(fā)明提供的具有低紋波的四開(kāi)關(guān)升降壓變換器及其控制方法，輸入源和輸出之間為單級(jí)功率變換且保證電流連續(xù)，從而提高變換效率，有效降低了直流變換器輸入輸出端的紋波。
【專利說(shuō)明】具有低紋波的四開(kāi)關(guān)升降壓變換器及其控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電壓變換器及其控制方法，尤其涉及一種具有低紋波的四開(kāi)關(guān)升降壓變換器及其控制方法，屬于電力電子變換器【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]升降壓直流變換器在光伏發(fā)電系統(tǒng)、可再生能源供電系統(tǒng)、蓄電池充放電等電壓寬范圍變化的場(chǎng)合具有廣泛的應(yīng)用前景。低紋波是直流-直流變換器所關(guān)注的重要性能指標(biāo)，不僅可以減小濾波器的體積和重量，還可以有效改善輸入源或負(fù)載的電能質(zhì)量。在光伏發(fā)電應(yīng)用場(chǎng)合，升降壓變換器通常作為前級(jí)直流變換器與光伏電池相連，低紋波可以有效保證最大功率點(diǎn)跟蹤具有良好的性能。
[0003]傳統(tǒng)的單開(kāi)關(guān)管升降壓直流變換器，如Buck/B00St、Flyback、SEPIC和Cuk變換器等，雖然能夠?qū)崿F(xiàn)升降壓變換的功能，但它們存在諸如器件應(yīng)力高、體積重量大、輸入輸出反極性等問(wèn)題，限制了它們?cè)谀承﹫?chǎng)合的應(yīng)用。
[0004]請(qǐng)參見(jiàn)圖1，現(xiàn)有的四開(kāi)關(guān)升降壓直流變換器只使用一個(gè)電感，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔、功率密度高，但輸入和輸出端的電流都斷續(xù)，不滿足低紋波場(chǎng)合的應(yīng)用需求。為了實(shí)現(xiàn)輸入輸出端的低紋波，需要額外在其輸入和輸出端均增加一個(gè)LC濾波器，如圖2所示，從而增加了變換器的體積、重量和成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種具有低紋波的四開(kāi)關(guān)升降壓直流變換器及其控制方法，能夠有效降低直流變換器輸入輸出端的紋波，輸入/輸出之間為單級(jí)功率變換，變換效率高；且輸入/輸出電流連續(xù)，適用于對(duì)電流紋波要求較小的場(chǎng)合。
[0006]本發(fā)明為解決上述技術(shù)問(wèn)題而采用的技術(shù)方案是提供一種具有低紋波的四開(kāi)關(guān)升降壓變換器，包括輸入源、第一濾波電感、第一濾波電容、第一開(kāi)關(guān)管、第二開(kāi)關(guān)管、第二濾波電感、第三開(kāi)關(guān)管、第四開(kāi)關(guān)管、第二濾波電容、第三濾波電感和負(fù)載，所述輸入源的正極連于第一濾波電感的一端，所述第一濾波電感的另一端分別連于第一濾波電容的一端和第一開(kāi)關(guān)管的漏極，所述第一開(kāi)關(guān)管的源極分別連于第二開(kāi)關(guān)管的漏極和第二濾波電感的一端，所述第二濾波電感的另一端分別連于第三開(kāi)關(guān)管的源極和第四開(kāi)關(guān)管的漏極，所述第三開(kāi)關(guān)管的漏極分別連于第二濾波電容的一端和第三濾波電感的一端，所述第三濾波電感的另一端連于負(fù)載的一端，所述負(fù)載的另一端分別連于第二濾波電容的另一端、第四開(kāi)關(guān)管的源極、第二開(kāi)關(guān)管的源極、第一濾波電容的另一端和輸入源的負(fù)極。
[0007]上述的具有低紋波的四開(kāi)關(guān)升降壓變換器，其中，所述第一濾波電感與第三濾波電感為耦合電感，兩者共用磁芯且反向耦合。
[0008]上述的具有低紋波的四開(kāi)關(guān)升降壓變換器，其中，所述第一濾波電感的同名端和輸入源的正極相連，所述第三濾波電感的同名端通過(guò)負(fù)載和輸入源的負(fù)極相連。
[0009]本發(fā)明為解決上述技術(shù)問(wèn)題還提供一種上述具有低紋波的四開(kāi)關(guān)升降壓變換器的控制方法，其中，包括如下步驟:直流升壓變換時(shí)，所述第三開(kāi)關(guān)管和第四開(kāi)關(guān)管工作在高頻開(kāi)關(guān)狀態(tài)且互補(bǔ)導(dǎo)通，所述第一開(kāi)關(guān)管保持直通而第二開(kāi)關(guān)管保持關(guān)斷；直流降壓變換時(shí)，所述第一開(kāi)關(guān)管和第二開(kāi)關(guān)管工作在高頻開(kāi)關(guān)狀態(tài)且互補(bǔ)導(dǎo)通，所述第三開(kāi)關(guān)管保持直通而第四開(kāi)關(guān)管保持關(guān)斷。
[0010]上述的具有低紋波的四開(kāi)關(guān)升降壓變換器的控制方法，其中，直流升壓變換時(shí)，所
述輸入源的輸入電壓Vin和直流輸出電壓Vtl關(guān)系如下:K = ;直流降壓變換時(shí)，所述輸
入源的輸入電壓Vin和直流輸出電壓Vtl關(guān)系如下:
【權(quán)利要求】
1.一種具有低紋波的四開(kāi)關(guān)升降壓變換器，其特征在于:包括輸入源(Vin)、第一濾波電感(U)、第一濾波電容(CD、第一開(kāi)關(guān)管(Si)、第二開(kāi)關(guān)管(S2)、第二濾波電感(L2)、第三開(kāi)關(guān)管(S3)、第四開(kāi)關(guān)管(S4)、第二濾波電容(C2)、第三濾波電感(L3)和負(fù)載(R。)，所述輸入源(Vin)的正極連于第一濾波電感(L1)的一端，所述第一濾波電感(L1)的另一端分別連于第一濾波電容(C1)的一端和第一開(kāi)關(guān)管(S1)的漏極,所述第一開(kāi)關(guān)管(S1)的源極分別連于第二開(kāi)關(guān)管(S2)的漏極和第二濾波電感(L2)的一端，所述第二濾波電感(L2)的另一端分別連于第三開(kāi)關(guān)管(S3)的源極和第四開(kāi)關(guān)管(S4)的漏極，所述第三開(kāi)關(guān)管(S3)的漏極分別連于第二濾波電容(C2)的一端和第三濾波電感(L3)的一端，所述第三濾波電感(L3)的另一端連于負(fù)載(R。)的一端，所述負(fù)載(R。)的另一端分別連于第二濾波電容(C2)的另一端、第四開(kāi)關(guān)管(S4)的源極、第二開(kāi)關(guān)管(S2)的源極、第一濾波電容(C1)的另一端和輸入源(Vin)的負(fù)極。
2.如權(quán)利要求1所述的具有低紋波的四開(kāi)關(guān)升降壓變換器，其特征在于:所述第一濾波電感(L1)與第三濾波電感(L3)為耦合電感，兩者共用磁芯且反向耦合。
3.如權(quán)利要求1所述的具有低紋波的四開(kāi)關(guān)升降壓變換器，其特征在于:所述第一濾波電感(L1)的同名端和輸入源(Vin)的正極相連，所述第三濾波電感(L3)的同名端通過(guò)負(fù)載(R。)和輸入源(Vin)的負(fù)極相連。
4.一種如權(quán)利要求1所述的具有低紋波的四開(kāi)關(guān)升降壓變換器的控制方法，其特征在于，包括如下步驟: 直流升壓變換時(shí)，所述第三開(kāi)關(guān)管(S3)和第四開(kāi)關(guān)管(S4)工作在高頻開(kāi)關(guān)狀態(tài)且互補(bǔ)導(dǎo)通，所述第一開(kāi)關(guān)管(S1)保持直通而第二開(kāi)關(guān)管(S2)保持關(guān)斷； 直流降壓變換時(shí)，所述第一開(kāi)關(guān)管(S1)和第二開(kāi)關(guān)管(S2)工作在高頻開(kāi)關(guān)狀態(tài)且互補(bǔ)導(dǎo)通，所述第三開(kāi)關(guān)管(S3)保持 直通而第四開(kāi)關(guān)管(S4)保持關(guān)斷。
5.如權(quán)利要求4所述的具有低紋波的四開(kāi)關(guān)升降壓變換器的控制方法，其特征在于，直流升壓變換時(shí)，所述輸入源的輸入電壓Vin和直流輸出電壓Vtl關(guān)系如下:K = ’直流降壓變換時(shí)，所述輸入源的輸入電壓Vin和直流輸出電壓Vtl關(guān)系如下:
6.如權(quán)利要求4所述的具有低紋波的四開(kāi)關(guān)升降壓變換器的控制方法，其特征在于，
【文檔編號(hào)】H02M1/14GK103560666SQ201310567376
【公開(kāi)日】2014年2月5日 申請(qǐng)日期:2013年11月14日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月14日
【發(fā)明者】姚華文, 孟慶遠(yuǎn), 宋美恩 申請(qǐng)人:南京集能易新能源技術(shù)有限公司