1.一种基于耦合绕组单元的三电平升压型直流变换拓扑,其特征在于所述基于耦合绕组单元的三电平升压型直流变换拓扑包括耦合绕组单元、三电平变换单元和箝位单元,其中耦合绕组单元利用耦合绕组同时充放电的特点匝数比这一可以调节的自由因子,实现高电压转换能力的功能,包括第一电感、第二电感、第三电感、第一二极管和第二二极管;第一电感、第二电感、第三电感的匝数比为1:n:n,第一电感的同名端连接电源的正极,另一端分别与第一开关管的漏极、第二电感的同名端和第一箝位二极管的正极相连,第二电感的非同名端与第一二极管的正极相连接,第三电感的同名端分别与第二箝位二极管的正极、第二输出电容的负极相连,非同名端与第二二极管的正极相连,第一二极管的负极与第一箝位二极管的负极相连,第二二极管的负极与第二箝位二极管的负极相连;三电平结构单元将变换拓扑变为上下对称的两部分,以降低开关管、二极管和电容的电压应力,包括第一开关管、第二开关管、第一输出电容、第二输出电容和中点连接线,第一开关管的漏极分别与第一电感的非同名端和第二电感的同名端相连,第二开关管的源极分别与电源负极、第二箝位二极管的负极和第二二极管的负极相连,第一输出电容的正极分别与第一二极管、第一箝位二极管和负载正极相连,第二输出电容的负极分别与第二箝位二极管的正极、第三电感的同名端和负载的负极相连,第一开关管的源极与第二开关管的漏极相连,并且与第一输出电容的负极及第二输出电容的正极由中点连接线连在一起,第一输出电容、第二输出电容完成储能分压的功能,第一开关管和第二开关管的栅源极用以接收外部主控芯片的控制信号,完成开关管导通或截止状态的切换;箝位单元有效控制由漏感能量引起的开关管两端的电压尖峰,并且将能量引导至输出侧,以减小损耗,提升拓扑的整体效率,包括第一箝位二极管和第二箝位二极管;第一箝位二极管的正极连接在第二电感的同名端,其负极分别与第一二极管的负极和第一输出电容的正极连接,第二箝位二极管的正极连接在第三电感的同名端,其负极分别与第二二极管的负极和第二输出电容的负极连接。
2.根据权利要求1所述基于耦合绕组单元的三电平升压型直流变换拓扑,其特征在于所述第一开关管和第二开关管均采用N沟道的MOS管。
3.根据权利要求1所述基于耦合绕组单元的三电平升压型直流变换拓扑,其特征在于采用单极性的PWM控制方法实现第一开关管和第二开关管的导通或截止,能够提高开关管的工作效率,减小开关损耗;在驱动信号方面,选用高电平比例相同的驱动信号,并且一个驱动信号比另一个驱动信号延迟半个周期,且导通占空比D>0.5,使在正常工作周期内两个开关管中至少有一个呈现导通的状态。
4.根据权利要求1所述基于耦合绕组单元的三电平升压型直流变换拓扑,其特征在于所述变换拓扑在一个正常的稳态周期内,主要存在四种工作模式:(1)第一开关管和第二开关管均导通,四个二极管均截止,电源给第一电感充电,第一输出电容和第二输出电容一起给负载供电;(2)第一开关管导通、第二开关管截止,由于绕组单元漏感能量的存在,在此工作模式运行的瞬间,首先是第二箝位二极管导通工作进行电压箝位,然后此后的大部分时间,第二二极管正常导通工作,第一电感和第三电感开始放电给第二输出电容充电,第一输出电容给负载供电;然后进行工作模式(3)的运行,此时第一开关管和第二开关管又再次回到均导通时的状态,与工作模式(1)相同;(4)第一开关管截止、第二开关管导通,由于绕组单元漏感能量的存在,在此工作模式运行的瞬间,首先是第一箝位二极管导通工作进行电压箝位,然后此后的大部分时间,第一二极管正常导通工作,第一电感和第二电感开始放电给第一输出电容充电,第二输出电容给负载供电;在整个稳态周期内,拓扑呈现完全对称的特性,整体拓扑容易控制且实施。