储能用悬浮交错双向DC/DC变换器

本文提出将单向悬浮交错Boost变换器扩展到双向工作模式,得到可用于储能系统的悬浮交错双向DC/DC变换器FIBDC（floating interleaved bi-directional converter）。详细分析了该变换器在双向模式下的工作过程,推导出电压增益、功率器件承受的电压应力以及电流纹波表达式,采用共同占空比交错控制策略实现了工作电压稳定和内部子单元平衡。最后通过仿真和实验对该变换器的性能及控制策略进行验证。该变换器具有输入输出电流纹波小、电压增益高、开关管应力低以及可多相扩展等优点,适用于高压大功率场合。     

一种高增益DC-DC变换器实验分析

针对传统Boost升压电路受到电路元件寄生参数的影响无法实现高升压比的问题,提出了一种基于三绕组双倍压单元的新型高增益直流变换器。变换器利用二极管、电容和耦合电感构成的双倍压单元扩大电压增益,并利用无源无损吸收电路来吸收漏感能量,抑制漏感带来的尖峰电压。通过对新型变换器工作的各个模态进行详细分析,推导了电压增益及元器件电压电流应力;实验表明该新型变换器能够有效提高电压增益、降低功率开关管的电压应力。     

一种双输入高增益DC-DC变换器

针对光伏发电系统输出电压低、供电稳定性差等问题,提出一种非隔离双输入高增益直流升压变换器,该变换器在2个BOOST变换器的基础上引入了开关电容电路,实现了高电压增益,且两输入源可以单独或同时向负载供电。分析该变换器的电路结构和工作原理,推导出了3种供电模式下变换器的电压增益表达式以及主要开关器件电压应力,给出了两路同时供电时输入电流之间的关系。最后,搭建了一台100W的实验样机,实验验证了该变换器具有电压增益高、开关器件电压应力低、控制简单、可以灵活供电等优点。     

一种非对称交错并联高增益DC-DC变换器

针对传统DC/DC变换器存在的电压增益有限、开关管等器件承受电压应力较大等问题,提出了一种非对称交错并联高增益DC-DC变换器。该变换器在二次型Boost电路的基础上引入开关电感三端网络形成非对称交错并联电路,提高了变换器的增益,降低了元器件的电压应力和电流应力。将开关电容引入三端增益电路进一步提高了变换器的增益。详细分析了该变换器在不同占空比下单周期内的工作模态,建立电路系统的直流稳态模型,并推导出电路的稳态电压增益。最后,通过Matlab仿真及实验验证了方案的正确性。     

基于有源开关电感网络和DCM单元组的DC-DC升压变换器

针对传统Boost变换器存在升压能力有限、开关器件电压应力大和效率低等问题,基于有源开关电感网络和二极管-电容单元组(diode-capacitor multipliers,DCM)提出了一种新型高增益升压变换器拓扑,该拓扑在实现高增益的同时避免了极大的占空比,并且有效地降低了开关器件的电压应力。详细分析了所提变换器在连续导电模式,断续导电模式和边界导电模式下的工作原理和工作性能,推导了变换器的电压增益、开关管的电压和电流应力大小,并推演出n个DCM单元级联的高增益升压变换器拓扑。与其他文献提出的变换器在电压增益、元器件数量、开关管电压应力等方面进行详细的对比,最后搭建了一台功率约为130 W的实验样机,实验结果验证了理论分析的正确性。     

耦合电感型Boost-Sepic高增益DC-DC变换器

为了提高DC-DC变换器电压增益,将Boost变换器与Sepic变换器进行有机结合,提出一种耦合电感型Boost-Sepic高增益DC-DC变换器。该变换器把传统Boost-Sepic电路中的电感换成耦合电感一次侧,耦合电感二次侧和2个倍压单元结合变成桥式倍压单元加入传统Boost-Sepic电路中,以此实现变换器的高增益并降低开关管的电压应力。通过理论分析和实验验证表明：该变换器使得电压增益升高,降低开关管的电压应力实现开关管的零电压开通,又减轻了二极管的反向恢复问题。     

基于有源网络的高增益直流变换器

针对在利用新能源的过程中对高增益变换器的需求,提出了一种基于有源网络的高增益直流升压变换器,其电压增益为Boost电路的2倍、其开关管的电压应力为Boost电路的50%。严谨地推导了所提变换器工作的电感电流连续模式(CCM)、电感电流断续模式(DCM)下电压增益、开关管电压应力和二极管电压应力,并最终通过实验样机所得实验结果验证了所做理论分析的正确性。     

新型单开关高增益Boost变换器研究

提出了一种基于电压举升技术(voltage-lift-technique)的新型单开关高增益Boost变换器,不但拓宽了Boost变换器输入电压范围,而且降低了开关管的电压应力,适用于输入电压变化范围较宽的应用场合.与二次型Boost变换器相比,该新型Boost变换器的开关管电压应力低,便于选取导通电阻较小的功率开关管,从而减小开关管的导通损耗,提高变换器的效率.本文分析了该新型高增益Boost变换器的工作原理,研究了电路参数对其稳态工作特性的影响.最后通过仿真及实验验证了理论分析的正确性.     

基于二极管钳位的新型高增益直流升压变换器

针对两级光伏并网发电系统中传统BOOST电路功率器件电压应力和电感电流较大,电压增益不足等缺点,本文提出了一种新型的高增益直流升压变换器。文中详细介绍了该新型变换器的工作原理和其在电感电流连续及断续条件下的3种工作模态,并通过推导给出了电压增益及其外特性曲线。将一些常见的升压电路在电压增益、开关管电压应力、电感电流应力等方面与本文方法进行了比较。最终通过搭建的输出功率为200 W的实验样机,证明了理论分析的正确性。     

新型高效高增益Boost变换器的研究

随着光伏、燃料电池等绿色能源的不断应用与发展,高增益Boost变换器得到广泛研究和应用。提出一种新型高增益Boost变换器,在传统Boost变换器基础上引入电压举升电路、开关电感、开关电容3个小单元得到,以较小的占空比获得了较大的电压增益,进一步提高了变换器升压能力。同时,该新型变换器克服了传统Boost变换器开关管和二极管电压、电流应力过大的缺点,降低了功率元器件功率损耗,减小了开关管导通损耗及二极管反向恢复损耗。理论分析了该变换器的工作原理及工作特性,在理论研究基础上进行仿真并搭建了一台实验样机,实验结果证明了理论分析的正确性。     

Single Switch DC-DC Boost Converter using Diode-Capacitor Module and Capacitor-Inductor-Capacitor Lift

ABSTRACT–

This article presents a single switch DC-DC boost converter using diode-capacitor (DC) modules and capacitor-inductor-capacitor (CLC) lifts. This topology can step-up the voltage of battery-input sources and power the DC-voltage bus of practical applications. The output voltage is the superposition of the voltage of capacitors in each module and inductors in each lift. Operational modes in on-off state can largely increase the step-up ratio of the proposed converter. The voltage gain of the circuit has a wide range with only one switch to control the operation of it. In addition, the extended circuit with multi-module and multi-lift is also derived and analyzed in this article to expand the potential application of the proposed topology. The steady-state characteristics of the proposed circuit are presented in detail in this article. Hardware-based circuit employing one module and one lift will be tested using a battery and experimental results can verify the potential value of this design.     

Design and analysis of a high step-up single-switch coupled inductor DC-DC converter with low-voltage stress on components for PV power application

This paper presents a single-switch, high step-up, non-isolated DC-DC converter for photovoltaic (PV) power application. The proposed converter is composed of a coupled inductor, a passive clamp circuit, a voltage multiplier cell, and a voltage lift circuit. The passive clamp circuit recovers the leakage inductance energy of the coupled inductor and limits the voltage spike on the switch. Configuration of the passive clamp and voltage multiplier circuits increases the converter voltage gain. High-voltage gain without a large duty cycle, low turn ratio of the coupled inductor, low-voltage stress on the switch and diodes, leakage inductance energy recovery, and high efficiency are the main merits of the suggested DC-DC converter. Steady-state operation of the converter in continuous conduction mode (CCM), discontinuous conduction mode (DCM), and boundary condition mode (BCM) is discussed and analyzed in detail. Then, design procedure of the proposed converter is given. The presented DC-DC converter is compared with similar topologies to verify its advantages. Moreover, theoretical efficiency of the presented converter is calculated in details. Finally, simulation and experimental measurement results of 388 V-220 W prototype of the proposed DC-DC converter at 50-kHz switching frequency are presented to verify its performance.     

一种混合耦合电感和开关电容的DC-DC升压变换器

为满足工业应用中高电压增益DC-DC变换器的要求,在基本boost变换器基础上,利用耦合电感和开关电容技术,研究了一种具有高电压变比的boost变换器。该变换器将耦合电感和电容混合连接,通过耦合电感对电容进行充电,提高升压变比,而且开关管和二极管等功率器件的电压应力能够得到有效降低,同时耦合电感漏感的能量可以回收和再利用,有利于提高变换器的效率。详细分析了该变换器的工作原理和稳态特性,最后通过搭建一个实验样机,验证了理论分析的正确性。     

一种全新的临界工作模式下的单级功率因数校正电路工作特性研究

该文首先分析了单级功率因数校正(PFC)电路中普遍存在的储能电容电压过高的问题。在此基础上，该文提出了一种全新的临界工作模式下的单级功率因数校正电路，在对PFC变换器及：DC／DC变换器的临界条件进行了数学解析后，得出了电路工作状态的精确解并提出了控制储能电容电压的临界点工作方式。该电路在利用普通控制芯片实现较高功率因数的同时，有效地控制了储能电容的电压值，降低了开关应力，提高了电路的稳定性。同时文章还分析了单级：PFC电路中的电流畸变特性，得出PFC电路的功率因数表达式。最后实验验证了该文数学推导的正确性和控制策略的实用性。     

高电压增益混合型DC-DC变换器研究

随着分布式发电的出现,对高增益DC-DC变换器的要求越来越高。为了获得更高的电压增益,提出一种光伏发电用混合型高电压增益非隔离单开关DC-DC变换器。该变换器将传统的Boost和Cuk变换器并联,详细讨论了其拓扑结构、工作原理以及电路参数设计,实现了基于Matlab/Simulink的仿真研究和基于单片机的150 W实验样机。仿真研究和实验结果与理论分析吻合较好,验证了理论分析的正确性以及混合型DC-DC变换器拓扑结构的有效性。所提混合型拓扑使用元件数较少的单一功率开关,并能提供比非隔离式传统变换器更高的电压增益。该拓扑在单功率开关作用下可提供连续电流的工作模式,而且降低了功率开关和二极管的电压应力。     

具有高增益的双相直流变换器设计

为了获得较高的电压增益,减小开关管的电压、电流应力,将2个中间储能电容与传统双相BOOST升压电路相结合,研究了一种具有高电压增益的新型双相BOOST电路拓扑。该电路具有以下明显的特点:在相同占空比的情况下能有效提高变换器升压增益,可实现更大的功率变换;主开关管和所增加二极管的电压应力只有输出电压的一半,因此对相同功率级的升压电路,不仅可以选择低耐压、高性能的开关器件,而且可以降低电路的损耗。详细分析了新型双相BOOST变换器的工作原理,制作了1台额定功率为1kW原理样机,通过实验验证了理论分析的正确性和可行性。结果表明,所提出的新型双相BOOST变换器性能优良,结构简单,具有实用价值。