本發(fā)明涉及電子電路領(lǐng)域，尤其涉及一種新型準(zhǔn)z源dc/dc變換器。

背景技術(shù)：

隨著化石能源消耗的不斷增加，其儲量不斷減少，造成污染物的集中排放問題也日趨嚴(yán)重，新能源的開發(fā)與高效利用已經(jīng)成為大家關(guān)注的熱點(diǎn)之一。但單體光伏電池、燃料電池或蓄電池輸出電壓較低，不適合直接并網(wǎng)或直接供給負(fù)載，因此需要dc/dc直流變換器將較低的電池電壓提升到200-400v，滿足電網(wǎng)輸出電壓220v的要求。在要求隔離的場合，采用帶變壓器隔離的升壓拓?fù)?，可以實現(xiàn)高低壓側(cè)的隔離。但變壓器的體積規(guī)格較大，漏感增加系統(tǒng)損耗，產(chǎn)生噪聲，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高，傳輸效率低，帶來一系列問題。因此，非隔離型高增益dc/dc變換器受到更多人關(guān)注。

z源阻抗網(wǎng)絡(luò)首先是由彭方正教授提出并應(yīng)用于dc/ac逆變器中，成x型的對稱結(jié)構(gòu)。將z源阻抗網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于dc/dc變換器中，在基于z源阻抗網(wǎng)絡(luò)的dc/dc變換器基礎(chǔ)上級聯(lián)了開關(guān)電容單元，變換器的電壓增益得到一定程度的提高，但仍存在輸入電流不連續(xù)、電容電壓應(yīng)力較高的問題，為了解決這一問題，提出了基于準(zhǔn)z源阻抗網(wǎng)絡(luò)的dc/dc變換器，而且電壓增益與基于z源的dc/dc變換器相同。準(zhǔn)z源阻抗網(wǎng)絡(luò)比z源阻抗網(wǎng)絡(luò)多了一個二極管器件，越來越多的受到大家的廣泛關(guān)注。將準(zhǔn)z源網(wǎng)絡(luò)中的兩個電感均置換為雙電感單元，在相同的占空比下，該變換器電壓增益更為突出，且導(dǎo)通比總是小于0.25，缺點(diǎn)是使用元器件相對較多，結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種新型準(zhǔn)z源dc/dc變換器，解決現(xiàn)有技術(shù)中準(zhǔn)z源網(wǎng)絡(luò)使用元器件相對較多，結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜的技術(shù)問題。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

一種新型準(zhǔn)z源dc/dc變換器，包括：輸入電路1、至少一個z源dc/dc級聯(lián)單元2、輸出電路3，其中，所述z源dc/dc級聯(lián)單元2包括二極管vd1、vd2、vd3，電感l(wèi)1、l2，電容c1，c2，c3，所述二極管vd1的正極分別與所述輸入電路1的正端、所述電容c1的第一端連接，所述二極管vd1的負(fù)極分別與所述電感l(wèi)1的第一端、所述二極管vd2的正極、所述電容c3的第一端連接，所述電容c1的第二端分別與所述電容c2的第二端、所述電感l(wèi)2的第二端、所述輸出電路的正端連接，所述電感l(wèi)1的第二端分別與所述二極管vd3的正極、所述電容c2的第一端連接，所述二極管vd2的負(fù)極分別與所述二極管vd3的負(fù)極、所述電感l(wèi)2的第一端連接，所述電容c3的第二端與所述輸入電路1的負(fù)端連接。

本發(fā)明與準(zhǔn)z源dc/dc變換器相比，新型準(zhǔn)z源變換器提升了電壓增益，減小了輸入電流的紋波，適用于光伏、燃料電池等新能源的應(yīng)用場合。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為多種情況下的升壓比對比示意圖；

圖3為輸入電流波紋對比示意圖。

具體實施方式

為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

如圖1所示，為一種新型準(zhǔn)z源dc/dc變換器，包括：輸入電路1、至少一個z源dc/dc級聯(lián)單元2、輸出電路3，其中，所述z源dc/dc級聯(lián)單元2包括二極管vd1、vd2、vd3，電感l(wèi)1、l2，電容c1，c2，c3，所述二極管vd1的正極分別與所述輸入電路1的正端、所述電容c1的第一端連接，所述二極管vd1的負(fù)極分別與所述電感l(wèi)1的第一端、所述二極管vd2的正極、所述電容c3的第一端連接，所述電容c1的第二端分別與所述電容c2的第二端、所述電感l(wèi)2的第二端、所述輸出電路的正端連接，所述電感l(wèi)1的第二端分別與所述二極管vd3的正極、所述電容c2的第一端連接，所述二極管vd2的負(fù)極分別與所述二極管vd3的負(fù)極、所述電感l(wèi)2的第一端連接，所述電容c3的第二端與所述輸入電路1的負(fù)端連接。

按照直通工作模式和非直通工作模式，列出電流、電壓方程，并結(jié)合電路運(yùn)行穩(wěn)定后，根據(jù)電感的伏秒平衡關(guān)系，即在一個開關(guān)周期內(nèi)，電感電壓對時間的積分為0，可計算出本發(fā)明在ccm工作模式下的升壓比m為

其中，vo為輸出電壓，e為輸入電壓。而傳統(tǒng)準(zhǔn)z源dc/dc變換器升壓比為

如圖2所示為本發(fā)明與其他幾種高增益dc/dc變換器的電壓增益隨占空比d的變化曲線對比圖。由圖可知，與其他幾種dc/dc變換器相比，本發(fā)明實施例的一種新型準(zhǔn)z源dc/dc變換器在占空比大于0.38時，電壓增益有明顯的提升，且功率開關(guān)管的導(dǎo)通時間較短，截止時間長，有利于器件的散熱。

另外，對于電流波紋，傳統(tǒng)準(zhǔn)z源dc/dc變換器的輸入電感電流的紋波大小為

其中，m為變換器升壓比，ts為開關(guān)周期，e為輸入電壓，l1為輸入電路的輸入端電感。若傳統(tǒng)準(zhǔn)z源dc/dc變換器的輸入電感電流的紋波為1，即δil11＝1，則新型準(zhǔn)z源dc/dc變換器相對于傳統(tǒng)準(zhǔn)z源dc/dc變換器輸入電流的紋波為

圖3所示為變換器輸入電流紋波曲線的對比圖。如圖3所示，在相同的電壓增益下，新型準(zhǔn)z源dc/dc變換器輸入電流的紋波更小。

本發(fā)明與準(zhǔn)z源dc/dc變換器相比，新型準(zhǔn)z源變換器提升了電壓增益，減小了輸入電流的紋波，適用于光伏、燃料電池等新能源的應(yīng)用場合。

由于本發(fā)明中的z源dc/dc級聯(lián)單元2適用于多種輸入和輸出情況，圖1中只示出了其中一種輸入和輸出的情況，即所述輸入電路1包括電感l(wèi)3，所述電感l(wèi)3的第一端與所述輸入電路1的輸入正端連接，所述l3的第二端與所述二極管vd1的正極連接，所述電容c3的第二端與所述輸入電路1的輸入負(fù)端連接。輸出電路有電容c4、負(fù)載r、電感l(wèi)4組成，所述電感l(wèi)4的第一端與所述z源dc/dc級聯(lián)單元2中的電感l(wèi)2的第二端連接，所述電感l(wèi)4的第二端分別與所述電容c4第一端、負(fù)載r的第一端連接，所述電容c4第二端、負(fù)載r的第二端與輸入電路1的輸入負(fù)端連接。

還有另外一種情況，所述電容c3的第二端還可以與所述輸入電路1的輸入正端連接即所述電容c3的第二端與所述電感l(wèi)3的第一端連接。將傳統(tǒng)boost變換器的輸入電感用電感l(wèi)3及本發(fā)明中的z源dc/dc級聯(lián)單元2代替。

本發(fā)明實施例中，還可以采用多個z源dc/dc級聯(lián)單元2級聯(lián)的方式進(jìn)一步提高升壓比，在這種情況下所述第n-1級z源dc/dc級聯(lián)單元2的輸出端，與所述第n級z源dc/dc級聯(lián)單元2的輸出端連接，所述第n級z源dc/dc級聯(lián)單元2中的電容c3的第二端與所述第n-1級z源dc/dc級聯(lián)單元2中的電容c3的第一端連接。

所述二極管vd1、vd2、vd3可替換為開關(guān)管。開關(guān)管vd1、vd2采用igbt。輸入電壓經(jīng)級聯(lián)網(wǎng)絡(luò)升壓后給負(fù)載r供電，其中濾波電容c4可減小輸出電壓紋波，輔助開關(guān)管vd1、vd2可使電感l(wèi)2和l1中的電流反向流動，這樣可在輸出電路中的開關(guān)管導(dǎo)通前將其寄生電容上的多余電荷抽走，使得輸出電路中的開關(guān)管漏源極兩端電壓為0，進(jìn)一步減小輸出電壓波紋。

以上對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)介紹，本文中應(yīng)用了具體個例對本發(fā)明的原理及實施方式進(jìn)行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想；同時，對于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在具體實施方式及應(yīng)用范圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對本發(fā)明的限制。