一种多输入高增益DC/DC变换器的利记博彩app

本发明涉及一种直流-直流变换器，具体涉及一种多路输入的高增益DC/DC变换器。

背景技术：

日前，世界能源形势紧张，传统的化石能源日益枯竭，并且，因此而造成的环境压力也日益增大。针对这种状况，可再生能源以其安全、清洁、永续的特点逐步取代传统能源，而可再生能源发电系统通常需要多个发电单元组成，所需要的变换器数量也会增加。因此，在实现高增益的同时，为了简化电路结构、降低系统成本，研究多输入高增益DC/DC变换器对于实现高增益和变换器均流具有重要意义。

目前，实现高增益的变换器主要有三种：第一种，是利用开关电容在升压的同时降低功率器件的电压应力，如MMC技术，但该方法结构复杂，所需器件较多。第二种，是借助于变压器，在直流—直流的变换器中间加入一个高频变压器，通过增加变压器的变比来实现高增益，因此，该变换器由原来的直流—直流变为直流—交流—交流—直流变换器，降低了能量的转换效率。第三种，是利用耦合电感来实现高增益，但耦合电感的使用不仅会造成开关器件电压应力过高，而且会引起磁干扰，增加了变换器的工作损耗。

现有多输入DC/DC变换器大多是在基本的变换器基础上进行端口改进，难以实现高增益且各输入端电流难以控制，需要复杂的辅助电路和控制电路。

技术实现要素：

为解决现有技术中变换器存在高增益与多路输入难以同时实现、各路输入电流难以控制等问题。本发明提供一种多路输入的高增益DC/DC变换器，该变换器根据不用的应用场合，可以调整输入端口数，且每一路输入电流和输出电压均可控。与传统接入多个变换器的方式相比，降低了电路复杂度，同时大大的降低了成本。

本发明采取的技术方案为：

一种多路输入的高增益DC/DC变换器，该变换器包含m个输入端，n个增益单元，m个功率开关S₁、S₂...S_m，m个电感L₁、L₂...L_m，n(m-1)+1个电容C₀、C₁₁、C₁₂、C₁₃...C_n,m-1，n(m-1)+1个二极管D₀、D₁₁、D₁₂、D₁₃、D_n,m-1；

m个输入端中，

第一电感L₁的输入端接输入电源1的正极，第一电感L₁的输出端接电容C₁₁的一端，在第一电感L₁和电容C₁₁的结点和输入电源1的负极之间接第一功率开关S₁，第一功率开关S₁源极接输入电源1的负极，第一功率开关S₁漏极与第一电感L₁和电容C₁₁的结点相连；

第二电感L₂的输入端接输入电源2的正极，第二电感L₂的输出端接电容C₁₂的一端，在第二电感L₂和电容C₁₂的结点和输入电源2的负极之间接第二功率开关S₂，第二功率开关S₂源极接输入电源2的负极，第二功率开关S₂漏极与第二电感L₂和电容C₁₂的结点相连；

以此类推到第m-1相：

第m-1电感L_m-1的输入端接输入电源m-1的正极，第m-1电感L_m-1的输出端接电容C_1，m-1的一端，在第m-1电感L_1，m-1和电容C_1，m-1的结点和输入电源m-1的负极之间接第m-1功率开关S_m-1，第m-1功率开关S_m-1源极接输入电源m-1的负极，第m-1功率开关S_m-1漏极与第m-1电感L_1，m-1和电容C_1，m-1的结点相连；

第m电感L_m的输入端接输入电源m的正极，第m电感L_m的输出端接电容C_2,m-1的一端，在第m电感L_m和电容C_2，m-1的结点和输入电源m的负极之间接第m功率开关S_m，第m功率开关S_m源极接输入电源m的负极，第m功率开关S_m漏极与第m电感L_m和电容C_2，m-1的结点相连；

n个增益单元中，

增益一单元中，第一电感L₁输出端接电容C₁₁的一端，第二电感L₂第一电感L₁输出端接电容C₁₂的一端...第m-1电感L_m-1输出端接电容C_1，m-1的一端。二极管D₁₁的阴极连电容C₁₁的另一端，阳极连电容C₁₂的另一端；二极管D₁₂的阴极连电容C₁₂的另一端，阳极连电容C₁₃的另一端...二极管D_1，m-2的阴极连电容C_1，m-2的另一端，阳极连电容C_1，m-1的另一端，二极管D_1，m-1的阴极连电容C_1，m-1的另一端，阳极连电容C_2，m-1的一端。由C₁₁的另一端引出二极管D_2，m-1给电容C_2，m-1充电，二极管D_2，m-1阳极连C₁₁的另一端，阴极连C_2，m-1的另一端；

增益二单元中，电容C₂₁的一端接电容C₁₂的另一端，电容C₂₂的一端接电容C₁₃的另一端...电容C_2,m-2的一端接电容C_1,m-1的另一端。二极管D₂₁的阴极连电容C₂₁的另一端，阳极连电容C₂₂的另一端；二极管D₂₂的阴极连电容C₂₂的另一端，阳极连电容C₂₃的另一端...二极管D_2，m-2的阴极连电容C_2，m-2的另一端，阳极连电容C_2，m-1的另一端，二极管D_2，m-1的阴极连电容C_2，m-1的另一端，阳极连电容C_3，m-1的一端。由C₂₁的另一端引出二极管D_3，m-1给电容C_3，m-1充电，二极管D_3，m-1阳极连C₂₁的另一端，阴极连C_3，m-1的另一端。

增益三单元中，电容C₃₁的一端接电容C₂₂的另一端，电容C₃₂的一端接电容C₂₃的另一端...电容C_3,m-2的一端接电容C_2,m-1的另一端。二极管D₃₁的阴极连电容C₃₁的另一端，阳极连电容C₃₂的另一端；二极管D₃₂的阴极连电容C₃₂的另一端，阳极连电容C₃₃的另一端...二极管D_3，m-2的阴极连电容C_3，m-2的另一端，阳极连电容C_3，m-1的另一端，二极管D_3，m-1的阴极连电容C_3，m-1的另一端，阳极连电容C_4，m-1的一端。由C₃₁的另一端引出二极管D_4，m-1给电容C_4，m-1充电，二极管D_4，m-1阳极连C₃₁的另一端，阴极连C_4，m-1的另一端；

以此类推到n增益单元：

增益n单元中，电容C_n，1的一端接电容C_n-1，2的另一端，电容C_n，2的一端接电容C_n-1，3的另一端...电容C_n,m-2的一端接电容C_n-1,m-1的另一端。二极管D_n,1的阴极连电容C_n,1的另一端，阳极连电容C_n,2的另一端；二极管D_n,2的阴极连电容C_n,2的另一端，阳极连电容C_n,3的另一端...二极管D_n，m-2的阴极连电容C_n-1，m-2的另一端，阳极连电容C_n，m-1的另一端。

最后在电容C_n，1的另一端引出二极管D₀的阳极，二极管D₀的阴极与电容C₀的一端相连，电容C₀的另一端与所有输入电源的负极相连。

一种多路输入的高增益DC/DC变换器控制方法，控制方式为：各相功率开关采用交错控制策略；即每相开关驱动相位之间相差360°/n。

一种多路输入的高增益DC/DC变换器控制方法，控制方式为：相邻功率开关之间采用交错控制策略；即每相邻两相之间开关驱动相位相差180°。

本发明一种多路输入的高增益DC/DC变换器，技术效果如下：

1：本发明输入端口数和增益单元数均可调，根据实际需求每增加一路输入或一个增益单元数，均可提高原基础上1倍以上基础增益，输出电压与输入电压的比值为：

其中D为占空比，m、n分别为输入端口数与增益单元数。该变换器与现有技术相比，不存在耦合电感，不存在变压器，开关和二极管电压应力也大大降低，该变换器输入端口数和增益单元均可调，应用范围广泛，更适用于大型高增益场合。

2：该变换器根据不用的应用场合，可以调整输入端口数，且每一路输入电流和输出电压均可控。与传统接入多个变换器的方式相比，降低了电路复杂度，同时大大的降低了成本。

附图说明

图1是本发明电路原理总图。

图2是本发明电路含有3相独立输入端口及3个增益单元时的电路拓扑图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

实施实例1：如图2所示，一种三相输入高增益升压变换器，它包含3个独立的输入端口，3个增益单元，3个功率开关S₁、S₂、S₃，3个电感L₁、L₂、L₃，7个电容C₀、C₁₁、C₁₂、C₂₁、C₂₂、C₃₁、C₃₂、其中，7个二极管D₀、D₁₁、D₁₂、D₂₁、D₂₂、D₃₁、D₃₂；

其中：3个输入端口中：

第一电感L₁的输入端接输入电源1的正极，输出端接电容C₁₁的一端，在第一电感L₁和电容C₁₁的结点和输入电源1的负极之间接第一功率开关S₁，第一功率开关S₁源极接输入电源1的负极，第一功率开关S₁漏极与第一电感L₁和电容C₁₁的结点相连。

第二电感L₂的输入端接输入电源的正极，输出端接电容C₁₂的一端，在第二电感L₂和电容C₁₂的结点和输入电源2的负极之间接第二功率开关S₂，第二功率开关S₂源极接输入电源2的负极，第二功率开关S₂漏极与第二电感L₂和电容C₁₂的结点相连。

第三电感L₃的输入端接输入电源3的正极，输出端接电容C₂₂的一端，在第三电感L₃和电容C₂₂的结点和输入电源3的负极之间接第三功率开关S₃，第三功率开关S₃源极接输入电源3的负极，第三功率开关S₃漏极与第三电感L₃和电容C₂₂的结点相连。

3纵向增益单元中，

增益一单元中，第一电感L₁输出端接电容C₁₁的一端，第二电感L₂第一电感L₁输出端接电容C₁₂的一端，第三电感L₃输出端接电容C₂₂的一端。二极管D₁₁的阴极连电容C₁₁的另一端，阳极连电容C₁₂的另一端；二极管D₁₂的阴极连电容C₁₂的另一端，阳极连电容C₂₂的一端。由C₁₁的另一端引出二极管D₂₂给电容C₂₂充电，二极管D₂₂阳极连C₁₁的另一端，阴极连C₂₂的另一端。

增益二单元中，电容C₂₁的一端接电容C₁₂的另一端，电容C₂₂的一端接第三电感L₃的输出端，二极管D₂₁的阴极连电容C₂₁的另一端，阳极连电容C₂₂的另一端；二极管D₂₂的阴极连电容C₂₂的另一端，阳极连电容C₃₂的一端。由C₂₁的另一端引出二极管D₃₂给电容C₃₂充电，二极管D₃₂阳极连C₂₁的另一端，阴极连C₃₂的另一端。

增益三单元中，电容C₃₁的一端接电容C₂₂的另一端，二极管D₃₁的阴极连电容C₃₁的另一端，阳极连电容C₃₂的另一端。

最后在电容C₃₁的另一端引出二极管D₀的阳极，二极管D₀的阴极与电容C₀的一端相连，电容C₀的另一端与所有输入电源的负极相连。

控制方式为各相功率开关采用交错控制策略；即每相开关驱动相位之间相差120°，根据功率开关状态的不同，可以将电路分为4种工作状态：

(1)控制器控制第一功率开关S₁关断，第二功率开关S₂和第三功率开关S₃导通，此时可再生能源发电单元1通过电感L₁、给电容C₁₁放电，通过二极管D₂₂向电容C₂₂充电，给电容C₃₂放电，再通过二极管D₃₁向电容C₃₁充电；此时第二功率开关S₂和第三功率开关S₃均导通，可再生能源发电单元2和可再生能源发电单元3分别通过功率开关S₂、S₃向电感L₂、L₃充电；二极管D₀、D₁₁、D₁₂、D₂₁、D₃₂均关断。

(2)控制器控制第二功率开关S₂关断，第一功率开关S₁和第三功率开关S₃导通，此时可再生能源发电单元2通过电感L₂、给电容C₁₂放电，再通过二极管D₁₁给电容C₁₁充电，给电容C₂₁放电，通过二极管D₃₂向电容C₃₂充电；此时第一功率开关S₁和第三功率开关S₃均导通，可再生能源发电单元1和可再生能源发电单元3分别通过功率开关S₁、S₃向电感L₁、L₃充电；二极管D₀、D₁₂、D₂₁、D₂₂、D₃₁均关断。

(3)控制器控制第三功率开关S₃关断，第一功率开关S₁和第二功率开关S₂导通，此时可再生能源发电单元3通过电感L₃和二极管D₁₂向电容C₁₂充电、给电容C₂₂放电，通过二极管D₂₁向电容C₂₁充电，给电容C₃₁放电，再通过二极管D₀向高压直流母线供电；此时第一功率开关S₁和第二功率开关S₂均导通，可再生能源发电单元1和可再生能源发电单元2分别通过功率开关S₁、S₂向电感L₁、L₂充电；二极管D₁₁、D₂₂、D₃₁、D₃₂均关断。

(4)功率开关均导通，此时可再生能源发电单元1、可再生能源发电单元2、可再生能源发电单元3分别通过功率开关S₁和功率开关S₂功率开关S₃分别向电感L₁和电感L₂电感L₃充电；二极管D₀、D₁₁、D₁₂、D₂₁、D₂₂、D₃₁、D₃₂均关断。

实施例2：

如图2所示,其多路输入高增益升压电路的连接关系与实施例1相同，但控制方式有所改变，其控制方式为相邻功率开关之间采用交错控制策略；即每相邻两相之间开关驱动相位相差180°。根据功率开关状态的不同，可以将电路分为3种工作状态：

(1)功率开关均导通，此时可再生能源发电单元1、可再生能源发电单元2、可再生能源发电单元3分别通过功率开关S₁和功率开关S₂功率开关S₃分别向电感L₁和电感L₂电感L₃充电；二极管D₀、D₁₁、D₁₂、D₂₁、D₂₂、D₃₁、D₃₂均关断。

(2)控制器控制第二功率开关S₂关断，第一功率开关S₁和第三功率开关S₃导通，此时可再生能源发电单元2通过电感L₂、给电容C₁₂放电，再通过二极管D₁₁和二极管D₃₂分别向电容C₁₁和电容C₃₂充电；同时给电容C₂₁放电，通过二极管D₃₂和二极管D₃₁分别向电容C₃₂和电容C₃₁充电；此时第一功率开关S₁和第三功率开关S₃均导通，可再生能源发电单元1和可再生能源发电单元3分别通过功率开关S₁、S₃向电感L₁、L₃充电；二极管D₀、D₁₂、D₂₁均关断。

(3)控制器控制第一功率开关S₁和第三功率开关S₃关断，第二功率开关S₂导通，此时可再生能源发电单元1通过电感L₁、给电容C₁₂和电容C₃₂放电，同时可再生能源发电单元3通过电感L₃给电容C₂₂和C₃₁放电，分别通过二极管D₁₂、二极管D₂₁向电容C₁₂、电容C₂₁充电，同时通过二极管D₀向高压直流母线供电；此时第一功率开关S₁和第三功率开关S₃均导通，可再生能源发电单元2通过功率开关S₂向电感L₂充电；二极管D₀、D₁₁、D₂₂、D₃₁、D₃₂均关断。

本发明的实施实例仅仅是为说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化和变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本发明的技术方案,所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。