正比型耦合电感X源直流升压网络变换器及其控制方法

本发明属于电力电子变换器，特别涉及一种正比型耦合电感x源直流升压网络变换器及其控制方法。

背景技术：

1、升压变换器广泛应用于分布式电源系统的前级变换器，实现升压功能。传统的升压变换器电路拓扑为boost电路，理论上boost电路的电压增益随着占空比的增加而增加，然而考虑到实际电路中的寄生等效串联阻抗，boost电路的实际增益并不总是随着占空比的增加而变大，因此其升压能力十分有限，并不适用于高增益直流功率变换场合，并且其开关电压与输出电压相同，使低导通电阻的功率开关无法使用，导致系统成本和损耗的增加。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是针对上述背景技术的不足，提出了正比型耦合电感x源直流升压网络变换器及其控制方法。

2、本发明通过以下技术方案实现：

3、本发明提出一种正比型耦合电感x源直流升压网络变换器，所述变换器包括直流电压源vin、输出电容co、电容c1、电容c2、耦合电感绕组n1、耦合电感绕组n2、耦合电感绕组n3、耦合电感绕组n4、输出二极管do、二极管d1、二极管d2和电阻r；

4、直流电压源vin的正极与功率开关s1的漏极、耦合电感绕组n1的正极相连；耦合电感n1的阴极与电容c1的阴极和二极管d1的正极连接；电容c1的正极与耦合电感绕组n2的正极相连；耦合电感绕组n2的阴极与二极管d1的正极、输出二极管do的正极以及功率开关s2的漏极相连接；功率开关s2的源极与耦合电感绕组n4的阴极、二极管d2的阴极、直流电压源vin的阴极相连；耦合电感绕组n4的正极与电容c2的正极相连；电容c2的阴极与二极管d2的正极和耦合电感绕组n3的阴极相连；耦合电感绕组n3的正极与功率开关s1的源极、输出电容co的阴极以及电阻r的一端相连；输出二极管do的阴极与输出电容co的正极以及电阻r的另一端相连。

5、本发明还提出一种正比型耦合电感x源直流升压网络变换器的控制方法，所述控制方法具体为，正比型耦合电感x源直流升压网络变换器控制信号vgs，其控制功率开关s1和s2的通断，两个耦合电感的绕组电流in1、in2、in3、in4，二极管d1的电压vd1，二极管d2的电压vd2，输出二极管do的电压vdo，功率开关s1、s2的电压vs1、vs2的波形，其工作过程分为2个开关模态，分别为开关模态1和开关模态2，具体描述如下：

6、开关模态1，对应时间段[t1,t2]：在此阶段，功率开关管s1和s2同时导通，直流电压vin通过二极管d1和功率开关管s2给耦合电感绕组n1充电，耦合电感绕组n2通过二极管d1给电容c1充电；直流电压通过二极管d2和功率开关管s1给耦合电感绕组n3充电，耦合电感绕组n4通过二极管d2给电容c2充电；输出二极管do反偏，输出电容co给负载电阻r独立供电，开关模态1结束；

7、开关模态2，对应时间段[t2,t3]：功率开关管s1和s2同时关断，二极管d1和d2关断，直流电压vin、电容c1和c2、两个耦合电感绕组n1、n2、n3和n4通过输出二极管do给负载r和输出电容co供电，当两个耦合电感绕组电流in1、in3降到最低时，开关模态2结束；

8、由上述分析可得增益表达式为：

9、

10、其中d为功率开关管s1和s2导通占空比，其工作范围为(0,1)，两个耦合电感的匝数比分别为n21＝n2:n1和n43＝n4:n3。

11、本发明的有益效果是：

12、本发明提出的正比型耦合电感x源直流升压网络变换器机器控制方法，降低了系统成本并降低了系统的损耗，使输入电流是连续的，同时拥有较高的输出增益，并且功率开关电压较低，低于输出电压。

技术特征：

1.一种正比型耦合电感x源直流升压网络变换器，其特征在于：所述变换器包括直流电压源vin、输出电容co、电容c1、电容c2、耦合电感绕组n1、耦合电感绕组n2、耦合电感绕组n3、耦合电感绕组n4、输出二极管do、二极管d1、二极管d2和电阻r；

2.根据权利要求1所述一种正比型耦合电感x源直流升压网络变换器的控制方法，其特征在于，所述控制方法具体为，正比型耦合电感x源直流升压网络变换器控制信号vgs，其控制功率开关s1和s2的通断，两个耦合电感的绕组电流in1、in2、in3、in4，二极管d1的电压vd1，二极管d2的电压vd2，输出二极管do的电压vdo，功率开关s1、s2的电压vs1、vs2的波形，其工作过程分为2个开关模态，分别为开关模态1和开关模态2，具体描述如下：

技术总结
本发明涉及一种正比型耦合电感X源直流升压网络变换器及其控制方法，属于电力电子变换器的技术领域。所述正比型耦合电感X源直流升压网络变换器包括直流电压源、两个耦合电感单元、两个辅助升压电容、X源结构。每个耦合电感为两绕组相连的耦合电感，X源结构由两个交叉的开关组成。所述正比型耦合电感X源直流升压网络变换器大大提升了电压增益，并且实现了连续的输入电流。

技术研发人员：纪玉亮,莫静山,袁天清
受?；さ募际跏褂谜撸?/b>东北电力大学
技术研发日：
技术公布日：2024/5/10