一种升压变换器及光伏电动汽车充电装置

本发明属于dc-dc升压，涉及一种升压变换器及光伏电动汽车充电装置。

背景技术：

1、目前，汽车行业正经历从内燃机汽车到电动汽车的范式转变。主流电动车配备250-400v的动力电池，与传统的400v电动车相比，800v电动车可推动实现更轻量化的车载电缆、更快的充电速度和更长的续航里程，因此被认为是未来电动汽车的技术演进趋势。相应地，主流电动车制造厂商已经推出了800v高压系统的路线图。而高压电池架构也会为充电基础设施的设计带来新的技术挑战。

2、作为太阳能电池和电动汽车动力电池之间的接口，光伏充电变换器需要高效且安全地为后者充电。与传统的组串式光伏充电系统相比，基于微型变换器(输入端为单个光伏组件)的光伏充电系统更加易于扩容，且能实现随机插拔和组件级的最大功率点实现跟踪(mppt)控制，在部分阴影遮蔽或组件失配条件下能更有效地收集太阳能。

3、由于光伏组件的输出电流通常较大(约为12a)，输出电压变化范围宽(40v-50v)，而电动汽车的动力电池电压较高(800v)，所以微型光伏充电变换器必须具有低电流应力和高电压增益(20倍以上)的特点，以改善变换效率。在独立光伏充电系统中，电气隔离不再是必须的技术要求。无高频变压器(包括耦合电感)型的高增益变换器具有体积小、成本低、效率高的优点，因此更适合于此场合。此外，太阳能电池的mppt效率与电流纹波率密切相关。因此，微型光伏充电变换器还需要具有较低的输入电流纹波。

4、传统boost变换器的升压能力低。为了维持高效率运行，其实际电压增益通常低于5。此外，boost变换器的开关管承受较高的电压和电流应力，且输入电流纹波较大。交错并联高增益拓扑，如电容串接式boost变换器、浮动输出boost变换器和分裂开关电容boost变换器等，可以减小输入电流纹波，并提高输入电流的等效开关频率，减小所需的输入滤波电容。同时，其还降低了输入电感和开关管的电流应力以及功率管的电压应力，并且具有更高的变换效率和电压增益。然而，上述交错并联高增益拓扑的升压能力通常不超过传统boost变换器的两倍，即最大增益约为10，故不能用作高压(800v)电动车的微型光伏充电变换器。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明目的在于提供一种升压变换器及光伏电动汽车充电装置，该升压变换器可实现20倍以上的电压增益，且功率管电压应力较低。

2、为了实现上述目的，现提出如下方案：

3、一种升压变换器，其包括：第一电感l1、第二电感l2、输入滤波电容cin、输出滤波电容co、第一电容c1、第二电容c2、第三电容c3、第四电容c4、第一开关管s1、第二开关管s2、第一二极管d1、第二二极管d2、第三二极管d3、第四二极管d4、第五二极管d5；输入滤波电容cin的正极与第一电感l1的一端、第二电感l2的一端连接，作为升压变换器的正极性输入端；输入滤波电容cin的负极与第一开关管s1的源极、第二开关管s2的源极连接，作为升压变换器的负极性输入端；第一电感l1的另一端与第一电容c1的负极、第四电容c4的正极、第五二极管d5的阴极、第一开关管s1的漏极连接；第一电容c1的正极与第二二极管d2的阳极、第一二极管d1的阴极连接；第二二极管d2的阴极与第三二极管d3的阳极、第二电容c2的正极连接；第二电感l2的另一端与第二电容c2的负极、第三电容c3的正极、第一二极管d1的阳极、第二开关管s2的漏极连接；第三电容c3的负极与第四二极管d4的阴极、第五二极管d5的阳极连接；第三二极管d3的阴极与输出滤波电容co的正极连接，作为升压变换器的正极性输出端；第四二极管d4的阳极与第四电容c4的负极，输出滤波电容co的负极连接，作为升压变换器的负极性输出端。

4、进一步的，上述升压变换器的控制方法包括以下步骤：

5、对升压变换器的输出电压uo进行采样，得到电压采样值uo,f。

6、将电压采样值uo,f与输出电压基准值uo,ref比较，其误差信号uo,e，送至pi调节器，经过单向限幅环节，得到调制信号ur。

7、将调制信号ur分别与幅值为uc的第一单极性三角载波uc1和与第二单极性三角载波uc2交截，产生第一开关管s1的pwm驱动信号ugs,s1和第二开关管s2的pwm驱动信号ugs,s2，pwm驱动信号ugs,s1和pwm驱动信号ugs,s2的占空比d为ur/uc。

8、第一单极性三角载波uc1和第二单极性三角载波uc2的频率相同，相位互差180°。

9、进一步的，所述升压变换器的理想电压增益为：式中，uin为输入电压平均值，uo为输出电压平均值。

10、本发明还提供了一种光伏电动汽车充电装置，包括上述的升压变换器，升压变换器输入端接入光伏组件，升压变换器输出端接入电动汽车电池包。

11、进一步的，电动汽车电池包的端电压为800v。

12、与现有技术相比，本发明所提出的升压变换器具有更高的电压增益(电压增益为g＝5/1-d)，可以应用在输入电压较低(40v)，输出电压较高，如光伏电动汽车充电(800v)等场合。变换器具有较低的功率管电压应力，输入电流连续且电流纹波较小。同时，由于两个输入电感共同分摊输入电流，输入电流连续且电流纹波较小，电感体积和通态损耗较小，变换器具有较高的变换效率。此外，输入电流等效开关频率的提高，减小输入滤波电容量，使得电容体积减小，变换器成本降低，变换器可靠性提高。

1.一种升压变换器，其特征在于，包括第一电感l1、第二电感l2、输入滤波电容cin、输出滤波电容co、第一电容c1、第二电容c2、第三电容c3、第四电容c4、第一开关管s1、第二开关管s2、第一二极管d1、第二二极管d2、第三二极管d3、第四二极管d4、第五二极管d5；

2.一种权利要求1所述的升压变换器，其特征在于，所述升压变换器的控制方法包括以下步骤：

3.根据权利要求1所述的升压变换器，其特征在于，所述对误差信号uo,e进行处理具体为，将误差信号uo,e送至pi调节器后经过单向限幅环节。

4.根据权利要求2所述的升压变换器，其特征在于，所述升压变换器的理想电压增益g为：

5.一种光伏电动汽车充电装置，其特征在于，包括权利要求1-4任一项所述的升压变换器，所述升压变换器输入端用于接入光伏组件，所述升压变换器输出端用于接入电动汽车电池包。

6.所述电动汽车电池包，其特征在于，所述电动汽车电池包端电压为800v。