一种适于燃料电池发电用高增益Boost变换器

针对燃料电池等低电压微型电源的特点,研究了适于燃料电池发电用低输入电流纹波、高电压增益Boost变换器。该变换器是在传统两相Boost变换器结构的基础上引入中间储能电容,采用互补控制方法控制两个主开关管,其主要特点是:具有较高的电压增益,同时可有效降低功率开关管和二极管的电压与电流应力;根据电路中所采用开关占空比的大小来合理设计两个电感的感值,可以实现零输入电流纹波。文中详细分析了电路的运行原理及其稳态特性,最后通过实验验证了该拓扑的正确性和有效性。  

一种光伏用高升压比高效率直流变换器

以光伏为代表的新能源发电日益受到重视。为提高光伏发电系统的可靠性与发电效率，两级式光伏并网发电系统的前级DC/DC变换器对升压比和效率提出了要求。首先对FIBC拓扑的工作原理、高升压性能、低电力电子器件应力等进行详细分析，与传统Boost电路的对比结果验证了FIBC的优越性；然后建立了Boost和FIBC电路的损耗模型，给出了额定工况下的损耗分布和效率，结果表明同电路参数下FIBC具有更高的效率；接着利用交错控制技术，对FIBC电感参数进行了优化，进一步提高变换器效率；最后给出Boost与FIBC和优化FIBC在不同工作电流下的效率曲线，结果表明优化后FIBC效率提高明显，比Boost更适合用于低压大功率光伏发电系统中。基于Matlab/Simulink平台的仿真结果表明，使用交错技术可以优化电感参数，直流母线输出电压能够稳定在400 V。  

A non‐isolated high step‐up DC‐DC converter with integrated 3 winding coupled inductor and reduced switch voltage stress

In this paper, a non‐isolated high step‐up dc‐dc converter based on coupled inductor is proposed. The proposed converter can be used in renewable energy applications. In suggested converter, the high voltage is achieved using 3‐winding coupled inductor, which leads to low voltage rate of the switch. A clamp circuit is used to recycle the leakage inductance energy. Also, the clamp circuit prevents the creation of voltage spikes on semiconductor devices and causes the voltage stress of elements are limited to less than the output voltage. The presented theoretical analyses show that the operation of suggested converter in continuous conduction mode needs to small magnetic inductor. Therefore, the size of coupled inductor's core is reduced, and so the size and cost of presented converter will be decreased. Analysis of the proposed converter is provided with laboratory results to verify its performance.  

耦合电感准Z源高升压增益变换器

在此提出一种基于耦合电感的准Z源高增益变换器,利用Z源网络的直通状态实现变换器的升压特性,同时通过调节耦合电感变比,无需极限占空比即可实现变换器的高升压增益特性.相比于传统的Z源变换器,该变换器开关管电压应力减小,可选取低电压等级、低导通电阻的MOSFET以减小导通损耗,提高变换器效率;漏感能量通过二极管放电到电容,有效利用了漏感能量,不会造成开关的电压尖峰,无需额外的电路吸收网络;此外,该变换器的输入电流连续,适用于新能源发电应用场合.在此详细分析了变换器工作于电感电流连续模式(CCM)的工作原理和直流稳态特性,给出了电路参数设计步骤及变换器功率损耗分析.最后,搭建了实验平台验证了理论分析的正确性.  

一种低开关电压应力ZVT Boost变换器

针对如何更好地提高Boost变换器的电压增益以及提高其变换效率问题,提出一种低开关电压应力ZVT Boost变换器,并对其工作原理、工作过程和性能特点进行了详细分析。由于该变换器中两Boost变换单元采用交错并联技术,所以使得其输入电流纹波减小,频率加倍,有源开关的电压应力为输出电压的一半,并且实现了输出电压的高增益。通过对该变换器采用交错控制,使得其所有有源开关、二极管实现或近似实现了零电压或零电流开通和关断,进而可以增大其工作频率,提高功率处理能力。搭建一台20W实验样机,并进行了实验研究,实验结果证明了理论分析的正确性。  

基于拓扑组合的高增益Boost变换器

提出一种基于拓扑组合的高增益Boost变换器,对其工作原理和性能特点进行了详细分析,并进行了实验研究,结果表明该变换器在开关占空比D>0.5时具有如下特点:①电压增益为基本Boost变换器的两倍;②变换器中两Boost变换单元可实现自动均流,与交错并联Boost变换器相比,不需均流控制,控制电路简单;③有源开关的电压应力为输出电压的一半,即为基本Boost变换器有源开关电压应力的一半。  

耦合电感零输入纹波高增益非隔离DC-DC变换器

光伏、燃料电池等新能源系统的应用使低输入电流纹波高增益DC-DC变换器成为研究热点。在一种零输入电流纹波Boost变换器基础上，采用耦合电感，提出一种零输入电流纹波高增益非隔离DC-DC变换器。通过设计耦合电感变比，可实现变换器的高升压增益特性。耦合电感中存在的漏感在减缓二极管关断电流的 di/dt 的同时，却带来了开关管两端严重的电压尖峰。为了降低开关管两端的电压尖峰，提出采用无源无损吸收电路以吸收漏感能量和开关管两端电压尖峰的零输入电流纹波高增益非隔离DC-DC变换器，进而可选取低导通电阻、低电压等级的MOSFET以降低导通损耗，提高了变换器的效率。另外，变换器几乎实现了输入电流的零纹波，基本上不需要输入滤波器，从而减小了变换器成本及体积。文中分析变换器的工作原理及工作特性，最后通过搭建一台100 W、40 V/200 V的实验样机，验证理论分析的正确性。  

一种Flyback-Boost非隔离型高增益直流变换器

提出一种Flyback变换器与Boost变换器相结合的非隔离型高增益直流变换器。该变换器中的Flyback变换器变压器原边电感和Boost变换器电感共用,Flyback变换器的开关管和Boost变换器开关管共用,Flyback变换器的输出和Boost变换器的输出串联,变压器漏感能量能够回馈到Boost变换器的输出,从而获得高增益高效率特性。电路具有结构简单、开关器件电压应力减少的优点。详细分析了拓扑工作原理、电压增益与效率特性。制作了一台100kHz开关频率/80W负载/24V输入/200V输出的实验样机,样机在轻载下可达到91.6%的效率,实验波形验证了理论分析的正确性。  

双耦合电感二次型高升压增益DC-DC变换器

提出一种双耦合电感单开关二次型高增益变换器.在传统单开关二次型Boost变换器拓扑的基础上,在前级Boost电路单元引入耦合电感,输出端叠加以提升变换器的升压增益特性;同时,通过在后级Boost电路单元引入耦合电感,进一步减小开关管的电压应力.此外,采用无源无损吸收电路抑制了开关管两端的电压尖峰,从而可选取低导通电阻、低电压等级的MOSFET以降低开关管的导通损耗,提高了变换器的效率.文中详细分析了变换器的工作原理及工作特性,最后通过搭建一台200W、18V/200V的实验样机,验证了理论分析的正确性.  

基于LC吸收电路的耦合电感倍压单元高升压增益Boost变换器

提出一种基于LC吸收单元的耦合电感倍压单元高增益Boost变换器.在Boost变换器中引入耦合电感倍压单元,通过调节耦合电感变比,可实现Boost变换器的高升压增益特性.同时,引入LC吸收电路网络,回收了漏感能量,抑制了开关管两端的电压尖峰,从而可通过选取低导通电阻、低电压等级的MOSFET,以降低变换器成本和开关管的导通损耗,提高变换器的效率.提出的变换器消除了耦合电感的二次侧漏感与输出二极管寄生电容带来的二极管电压尖峰振荡问题,从而减小了二极管的电压应力,进一步改善了变换器的效率.此外,采用LC吸收电路的高增益变换器具有输入电流连续、易实现高升压增益特性的优点,适用于新能源发电领域.详细分析了该变换器的工作原理及工作特性,给出了关键参数的设计原则.最后,通过实验结果验证了理论分析的正确性.