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专利号: 2022113912715
申请人: 东北电力大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 发电、变电或配电
更新日期:2023-12-11
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.基于耦合电感倍压单元的双开关直流升压变换器,其特征在于,所述变换器具体包括:直流电压源Vin、耦合电感绕组N1、电容C1、二极管D1、功率开关S2、耦合电感绕组N2、二极管D3、输出二极管Do、输出电容Co、负载电阻R、功率开关S1、二极管D2和电容C2;

直流电压源Vin的正极与耦合电感绕组N1的正极相连,耦合电感绕组N1的阴极、电容C1阴极、二极管D1的正极以及功率开关S2的漏极相连,电容C1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、二极管D1的阴极、二极管D3的正极以及输出二极管Do的正极相连;输出二极管Do的阴极与输出电容Co的正极和负载电阻R的一端相连,输出电容Co的阴极、负载电阻R的另一端、功率开关S2的源极、二极管D2的正极、电容C2的一端相连;电容C2的另一端与功率开关S1的漏极和二极管D3的阴极相连;直流电压源Vin的阴极、二极管D2的阴极以及功率开关S1的源极相连。

2.一种如权利要求1所述的基于耦合电感倍压单元的双开关直流升压变换器的控制方法,其特征在于,基于耦合电感倍压单元的双开关直流升压变换器控制信号Vgs同时控制功率开关S1、S2的通断;整个控制过程分为4个开关模态,分别为开关模态1、开关模态2、开关模态3和开关模态4;

开关模态1,对应时间段[t1,t2],在此阶段,功率开关S1和S2导通,直流电压源Vin和电容C2通过功率开关S1给耦合电感绕组N1充电;由于磁感应原理,耦合电感绕组N2通过二极管D1给电容C1充电;输出二极管Do、二极管D2、D3反偏截止,输出电容Co给负载电阻R独立供电,开关模态1结束;

开关模态2,对应时间段[t2,t3],在此阶段,功率开关S1和S2关断,直流电压源Vin和电容C2给功率开关S1和S2的寄生电容和耦合电感绕组N1充电,开关模态2结束;

开关模态3,对应时间段[t3,t4],功率开关S1和S2保持关断,二极管D1反偏截止,直流电压源Vin、电容C1和耦合电感绕组N1、N2通过输出二极管Do给负载电阻R和输出电容Co供电,同时直流电压源Vin、电容C1和耦合电感绕组N1、N2通过输出二极管D2和D3给电容C2充电,当耦合电感绕组N1、N2的电流iN1、iN2降到最低时,开关模态3结束;

开关模态4,对应时间段[t4,t5]或[t0,t1],功率开关S1和S2开通,功率开关S1和S2的寄生电容放电,当能量释放完毕,开关模态4结束。

3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,根据上述模态控制可得增益表达式为:

G=(n+1)/(1‑n‑2D)

其中D为功率开关S1和S2导通占空比,其工作范围为(0,1),耦合电感绕组N2、N1的匝数比为n=N2:N1。