專利名稱：用于太陽能分布式發(fā)電的高效率升壓型變換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種用于太陽能光伏發(fā)電的直流一直流變換器，更具體地說涉及 一種用于太陽能分布式發(fā)電的高效率升壓型變換器。
技術(shù)背景在太陽能發(fā)電系統(tǒng)中，由于單塊太陽能電池的輸出電壓較低，而逆變并網(wǎng)發(fā)電所 需的電壓較高，因此需要一級(jí)直流一直流變換器把低電壓直流電轉(zhuǎn)換為適合并網(wǎng)的高電壓 直流電。在分布式太陽能發(fā)電方案中，單塊太陽能電池的功率容量較小，但對(duì)效率的要求較 高。因此如何實(shí)現(xiàn)高增益、高效率且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的單相單級(jí)變換器，對(duì)于推動(dòng)光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展 具有重要意義。常規(guī)的單相單管升壓型(Boost)直流一直流變換器的電壓增益僅有占空比決定， 電壓增益有限，難以滿足高增益的變換要求。功率開關(guān)管的電壓應(yīng)力較大，難以采用低壓高 性能的開關(guān)管來降低導(dǎo)通損耗。而且，變換器工作在硬開關(guān)狀態(tài)，開關(guān)損耗較大。為了實(shí)現(xiàn) Boost變換器的軟開關(guān)動(dòng)作，近年來，相繼研究了一些通過附加有源功率開關(guān)或無源器件的 軟開關(guān)方案，這些電路雖然實(shí)現(xiàn)了軟開關(guān)動(dòng)作，但是不能降低開關(guān)管的電壓應(yīng)力，也不能實(shí) 現(xiàn)系統(tǒng)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(guān)電容的方案，但這 種方案所需開關(guān)管數(shù)量較多，增加了系統(tǒng)成本；另外的方案是采用復(fù)雜的三繞組耦合電感 方案，這種方案的缺點(diǎn)是耦合電感結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不利于工業(yè)加工，難以保證電路的一致性
實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)不足之處而提供一種結(jié)構(gòu)合理、輸出電壓增益 高，功率器件電流紋波小，功率開關(guān)管數(shù)量少，且無能量損耗的用于太陽能分布式發(fā)電的高 效率升壓型變換器。本實(shí)用新型的目的是通過以下措施來實(shí)現(xiàn)一種用于太陽能分布式發(fā)電的高效率 升壓型變換器，其特征在于，包括耦合電感第一繞組，主功率開關(guān)管及并聯(lián)在主功率開關(guān)管 的漏極及源極上的并聯(lián)電容，箝位開關(guān)管及與箝位開關(guān)管漏極串接連接的箝位電容，由續(xù) 流二極管并接在耦合電感第二繞組與倍壓電容串接的電路兩端組成的倍壓電路，由輸出二 極管與輸出電容組成的輸出回路；所述耦合電感第一繞組的一端與電源正端相連，耦合電 感第一繞組的另一端與主功率開關(guān)管的漏極及箝位開關(guān)管的源極相連，倍壓電路的輸入端 與箝位開關(guān)管的源極相連，倍壓電路的輸出端與輸出回路的輸出二極管的陽極相連，輸出 二極管的陰極與輸出電容的一端相連構(gòu)成電路輸出端。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型提出的用于太陽能分布式發(fā)電的高效率升壓型變換 器具有如下優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明利用倍壓電路實(shí)現(xiàn)了變換器的高增益輸出，利用箝位開關(guān)管與箝 位電容組成的串聯(lián)電路無損地吸收和轉(zhuǎn)移了耦合電感的漏感能量，并實(shí)現(xiàn)了主功率開關(guān)管 的零電壓開通，利用并聯(lián)電容實(shí)現(xiàn)了主功率開關(guān)管的零電壓關(guān)斷，利用主功率開關(guān)管和箝 位開關(guān)管的門極安排，實(shí)現(xiàn)了箝位開關(guān)管的零電壓開通和零電壓關(guān)斷，無需額外的電感元件，從而附加元件少，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，無需額外的檢測(cè)電路，電路中無能量損耗元件，可 提高變換器的輸出增益與電路效率，且換流過程中，功率開關(guān)管關(guān)斷時(shí)無電壓過沖，續(xù)流二 極管關(guān)斷時(shí)無電流過沖，適用于低壓輸入高壓輸出的高增益高效率和小功率太陽能分布式 并網(wǎng)發(fā)電場(chǎng)合。

圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例電氣原理示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)具體實(shí)施方式
作詳細(xì)說明一種用于太陽能分布式發(fā)電的高效率升壓型變換器，其特征在于，包括耦合電感 第一繞組Li，主功率開關(guān)管S及并聯(lián)在主功率開關(guān)管的漏極及源極上的并聯(lián)電容Cs，箝位 開關(guān)管Sc及與箝位開關(guān)管漏極串接連接的箝位電容Ce，由續(xù)流二極管Ds并接在耦合電感 第二繞組L2與倍壓電容Cm串接的電路兩端組成的倍壓電路，由輸出二極管Do與輸出電容 Co組成的輸出回路；所述耦合電感第一繞組Ll的一端與電源Vin正端相連，耦合電感第一 繞組Ll的另一端與主功率開關(guān)管S的漏極及箝位開關(guān)管的源極相連，倍壓電路的輸入端與 箝位開關(guān)管Sc的源極相連，倍壓電路的輸出端與輸出回路的輸出二極管Do的陽極相連，輸 出二極管Do的陰極與輸出電容Co的一端相連構(gòu)成電路輸出端Vout。本實(shí)用新型的工作原理如下用于太陽能分布式發(fā)電的高效率升壓型變換器存在 兩種工作過程，即功率開關(guān)管S關(guān)斷與箝位開關(guān)管Sc開通之間的換流過程和箝位開關(guān)管Sc 關(guān)斷和功率開關(guān)管S開通之間的換流過程。分述如下功率開關(guān)管S關(guān)斷與箝位開關(guān)管Sc開通之間的換流換流前，電路處于功率開關(guān)管S和續(xù)流二極管Ds導(dǎo)通，箝位開關(guān)管Sc和輸出二極 管Do關(guān)斷的穩(wěn)定工作狀態(tài)。當(dāng)主功率開關(guān)管S關(guān)斷時(shí)，由于并聯(lián)電容Cs的存在，主功率開 關(guān)管S的電壓從零開始以一定斜率線性上升，即主功率開關(guān)管S實(shí)現(xiàn)了零電壓關(guān)斷。主功 率開關(guān)管S的電壓上升到一定值時(shí)，箝位開關(guān)管Sc體內(nèi)二極管開通，箝位開關(guān)管Sc漏極和 源極間的電壓為零，耦合電感的漏感能量轉(zhuǎn)移到箝位電容Cc上，箝位開關(guān)管Sc的體內(nèi)二極 管開通后，給出箝位開關(guān)Sc的門極驅(qū)動(dòng)信號(hào)，實(shí)現(xiàn)了箝位開關(guān)管Sc的零電壓開通。在這個(gè) 過程，續(xù)流二極管Ds的電流由一定值以一定斜率下降到零，續(xù)流二極管Ds關(guān)斷。而輸出二 極管Do兩端的電壓逐漸下降到零，輸出二極管Do導(dǎo)通。之后，電路進(jìn)入電路進(jìn)入主功率管 S關(guān)斷，箝位開關(guān)管Sc開通，續(xù)流二極管Ds關(guān)斷和輸出二極管Do開通的穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)。箝位開關(guān)管Sc關(guān)斷與功率開關(guān)管S開通之間的換流換流前，電路處于主功率管S和續(xù)流二極管Ds關(guān)斷，箝位開關(guān)管Sc和輸出二極管 Do導(dǎo)通的穩(wěn)定工作狀態(tài)。當(dāng)箝位開關(guān)管Sc關(guān)斷時(shí)，箝位開關(guān)管Sc的電壓從零開始以一定 斜率線性上升，即箝位開關(guān)管Sc實(shí)現(xiàn)了零電壓關(guān)斷。主功率開關(guān)管S的電壓從一定值以一 定斜率線性下降至零，主功率開關(guān)管S的體內(nèi)二極管導(dǎo)通，然后給出主功率開關(guān)管S的門極 驅(qū)動(dòng)信號(hào)，實(shí)現(xiàn)了主功率開關(guān)管S的零電壓開通。在這個(gè)過程中，輸出二極管Do的電流從 一定值以一定斜率下降到零，輸出二極管Do關(guān)斷。而續(xù)流二極管Ds兩端的電壓逐漸下降 到零，續(xù)流二極管Ds導(dǎo)通。之后，電路進(jìn)入主功率管S導(dǎo)通，箝位開關(guān)管Sc關(guān)斷，續(xù)流二極管Ds導(dǎo)通和輸出二極管Do關(guān)斷的穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)。 上述實(shí)施例并不構(gòu)成對(duì)本實(shí)用新型的限制，凡采用等同替換或等效變換的形式所 獲得的技術(shù)方案，均落在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求一種用于太陽能分布式發(fā)電的高效率升壓型變換器，其特征在于，包括耦合電感第一繞組，主功率開關(guān)管及并聯(lián)在主功率開關(guān)管的漏極及源極上的并聯(lián)電容，箝位開關(guān)管及與箝位開關(guān)管漏極串接連接的箝位電容，由續(xù)流二極管并接在耦合電感第二繞組與倍壓電容串接的電路兩端組成的倍壓電路，由輸出二極管與輸出電容組成的輸出回路；所述耦合電感第一繞組的一端與電源正端相連，耦合電感第一繞組的另一端與主功率開關(guān)管的漏極及箝位開關(guān)管的源極相連，倍壓電路的輸入端與箝位開關(guān)管的源極相連，倍壓電路的輸出端與輸出回路的輸出二極管的陽極相連，輸出二極管的陰極與輸出電容的一端相連構(gòu)成電路輸出端。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種用于太陽能分布式發(fā)電的高效率升壓型變換器。其包含有包括耦合電感第一繞組，主功率開關(guān)管及并聯(lián)在主功率開關(guān)管的漏極及源極上的并聯(lián)電容，箝位開關(guān)管及與箝位開關(guān)管漏極串接連接的箝位電容，由續(xù)流二極管并接在耦合電感第二繞組與倍壓電容串接的電路兩端組成的倍壓電路，由輸出二極管與輸出電容組成的輸出回路；本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是利用倍壓電路實(shí)現(xiàn)了變換器的高增益輸出，利用箝位開關(guān)管與箝位電容組成的串聯(lián)電路無損地吸收和轉(zhuǎn)移了耦合電感的漏感能量，并實(shí)現(xiàn)了主功率開關(guān)管的零電壓開通，利用并聯(lián)電容實(shí)現(xiàn)了主功率開關(guān)管的零電壓關(guān)斷，利用主功率開關(guān)管和箝位開關(guān)管的門極安排，實(shí)現(xiàn)了箝位開關(guān)管的零電壓開通和零電壓關(guān)斷。
文檔編號(hào)H02M3/155GK201699584SQ20102023401
公開日2011年1月5日 申請(qǐng)日期2010年6月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月22日
發(fā)明者薛華 申請(qǐng)人:上海寅稞電子科技有限公司