高效率高增益Boost-Flyback直流变换器

提出一种基于Boost拓扑与反激拓扑有机组合思想的Boost-Flyback变换器,Boost环节与反激环节共用输入支路,使电感一变压器的漏感能量得以利用,消除了漏感损耗,并实现了开关管电压钳位,减小了开关管电压应力;Boost与反激环节的输出支路串联,实现了高电压增益;Boost-Flybaek变换器输入并联输出串联,进一步提高了变换器的电压增益,同时减小了输入输出电压及电流纹波。提出新拓扑的DCM-ZVS工作模式控制方法,并在开环方式下实现了输出功率的控制。详细分析拓扑的工作原理、电压增益特性及控制方法。通过230W30V／380V的实验样机验证理论分析的有效性。     

基于CD升压模块的高增益直流变换器

针对现阶段光伏发电系统中要求直流升压变换器的输出电压高、能量转换效率高等特点,提出了一种基于CD升压模块的高增益直流变换器,并对其工作原理和性能特点进行了严密的理论推导和逻辑分析。通过和现阶段一些直流升压变换器就其性能特点的比较证实了所提变换器具有电压增益高、开关管和二极管电压应力低,变换器整体控制策略简单等特点。最终通过实验室搭建的实验样板,证明了理论分析的正确性。     

一种新型高增益直流变换器

随着太阳能光伏发电和燃料电池等输出电压较低的新能源电力的广泛应用,大功率和高增益变换器的研究成为电力电子研究领域的热点之一.为实现DC/DC变换器的高增益和高可靠性,提出了一种非隔离无源箝位型交错并联型变换器,其输入并联而输出串联,并试制了1台200W实验装置来验证理论分析的正确性.实验结果表明,采用无源箝位电路可有效回收漏感能量,实现主开关管的软关断和软开通,既避免了附加箝位器件,降低了成本,又达到了与有源箝位电路类似的功效,提高了装置的可靠性.该新型变换器在保持合理占空比的情况下,获得了高增益,降低了变压器的匝比,并使反向恢复问题得到抑制,变换器的效率和功率密度有了一定的提高,磁芯的体积有效减小,证明了这种新型变换器的实用性.     

基于电荷泵单元的交错并联高增益直流变换器

高增益直流变换器是新能源发电技术的重要环节,针对新能源发电系统小电压、大电流的输出特性,需要使用升压拓扑结构提升电压等级以满足后级负载稳定运行。由于传统升压变换器存在电压增益有限的不足,无法实现新能源发电系统并网运行。此处提出一种基于电荷泵单元的交错并联高增益直流变换器,在交错并联升压变换器的输入侧/输出侧增加若干个由二极管、电容组成的电荷泵单元。该变换器结合电荷泵单元电压倍增能力强和交错并联结构电流纹波小的特点,具有电压增益高、电感电流平均值小、开关管/二极管电压/电流应力低的优势。最后搭建了一台150W功率变换实验样机,实验结果验证了变换器的有效性与高效率,当输入电压为10 V、输出电流为1.25 A时,系统整体效率可以达到94.2%。     

基于L-C-D结构的高增益低应力直流变换器

在新能源发电系统中,需要通过直流升压变换器来实现光伏板、燃料电池输出电压的抬高。针对传统的高增益升压变换器存在开关电压应力高、结构复杂、电路损耗大等不足,提出了基于L-C-D结构的高增益低应力直流变换器。通过泵升电容和L-C-D结构的组合,有效提高电压增益,同时拥有较低开关应力和电感电流纹波。分析了该变换器的工作原理及稳态特性,给出了不同变换器之间的性能对比,最后通过实验验证了理论分析的正确性及所提变换器的可行性和优越性。     

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。     

一种高增益直流变换器的分析

在新能源发电并网系统中,需采用非隔离高增益直流变换器,而传统Boost变换器要取得高增益时需占用极大占空比,因此根据耦合电感和倍压单元提出一种耦合电感倍压单元高增益直流变换器。分析了变换器工作原理与特性,并通过仿真验证了理论分析的正确性。     

高增益电流型直流升压变换器研究

本变换器作为能馈电子负载的第一级,需要满足低压大电流输入、高增益,同时输入电流纹波小的要求,为此本设计采用高增益电流型直流升压变换器-级联升压Boost变换器。交错并联输入可以有效减小输入电流纹波,两级Boost级联可以方便提高升压比。文中给出了变换器中电感的设计、开关管的选择、输入电流闭环的设计,以及同步整流技术在该变换器中的应用。最后设计制作了一台3.3 V输入、48 V输出、330 W试验样机,试验结果满足能馈电子负载的要求。     

新型高增益开关电容直流升压变换器

高增益直流变换器被广泛使用于许多工业应用中,例如光伏系统、燃料电池系统、电动汽车和高强度放电灯。本文提出一种将耦合电感和开关电容技术相结合的单开关新型高增益直流变换器。该变换器能够在靠近0.50(0.56)的占空比条件下实现高升压比;主电路只有一个功率开关,驱动控制简单;功率器件的电压应力较低,能有效降低通态损耗。此外耦合电感的漏感能量被有效吸收并回馈给负载。本文详细分析了该变换器工作原理和稳态性能。最后,搭建了一台30 V输入、300 V输出、满载功率150 W的试验样机,实验结果验证了理论分析的正确性。     

一种交错式高增益直流变换器

在新能源发电系统中,鉴于光伏、燃料电池等新能源模块输出电压过低的缺陷,本文提出了一种交错式高增益直流变换器.该变换器采用交错并联Boost结构与二极管电容网络相结合,实现了高电压增益,降低了开关器件电压应力和输入电流纹波.详细介绍了该变换器的工作原理、电压增益特性、开关器件电压应力等.最后,搭建了一台100W的实验样机...     

基于神经网络拟合显式MPC的高增益直流变换器

针对燃料电池、风力发电等新型能源系统输出电压较低的问题,提出一种具有拟合显式模型预测控制(model predictive control, MPC)的高增益、高效率直流变换器。该变换器具有非隔离型三绕组耦合电感基本单元结构,通过改变匝数比,在合适占空比下实现高增益,同时也降低了开关器件应力。此外,所提变换器采用无源钳位电路,回收漏感能量,抑制了开关管的电压尖峰。为了提高所提变换器的动态性能及抗扰能力,利用神经网络离线拟合显式MPC控制规律的策略,提高了输出电压跟踪精度,减小了输入电压变化和负载变化带来的扰动,具有良好的动态响应。最后在理论分析的基础上,制作出了一台输入10~12 V、输出100 V/100 W的实验样机,实验结果验证了所提变换器的有效性。     

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。     

基于耦合电感的新型高增益软开关直流变换器

针对升压直流变换器的高增益问题,以一种带有泵升电容的Boost变换器为基础,提出一种基于耦合电感的新型高增益软开关直流变换器。讨论该变换器的工作原理、性能对比分析、关键参数设计,并且通过仿真验证了理论分析的正确性。该变换器通过引入耦合电感和倍压电容不仅拓展了调控电压增益的自由度,突破了仅由占空比来提升电压的局限,还减小了输出二极管的电压应力,且耦合电感中的漏感缓解了二极管反向恢复问题。利用有源钳位的方法减小了开关两端的应力,并使所有开关管实现软开通,使电路损耗得以降低。     

谐振式模块化直流变换器的高增益控制

随着新能源发电并网系统发展和各类新兴直流负载出现,直流配电网得到快速发展,高增益直流变换器成为不同电压等级互联的关键设备。提出了一种基于子模块级联结构的谐振式模块化直流变换器RMDC(resonant modular DC converter)拓扑,并利用子模块电容与桥臂电感构成串联谐振回路实现能量传递,同时级联结构易于获得较高的电压增益。首先分析了RMDC工作原理及关键参数和电压增益之间的数学关系;在此基础上,提出一种高增益控制方法;最后通过仿真和实验结果验证了理论分析和高增益控制方法的有效性和正确性。     

基于Z源网络的高增益低应力的直流变换器

为升高光伏、燃料电池等的输出电压,提出一种基于Z源网络结构的高增益低应力的直流变换器。采用Z源网络增加泵升电容两端的电压,并通过电感和电容间的串联放电提升了电压增益,避免了变换器在极限占空比下工作。同时降低了开关管两端承受的电压应力,使电路效率得以提高。讨论了该变换器的拓扑结构、工作原理和稳态性能,并与其他变换器进行了性能对比分析,最后通过实验结果证明了理论分析的正确性。     

一种新型单开关直流高增益变换器

针对传统Boost电路电压增益有限及变压器、耦合电感等升压电路存在漏感的问题,提出一种无变压器、无耦合电感的新型单开关高增益变换器,将2个电压升举单元引入Boost拓扑,提高了电压增益且降低了开关管、二极管电压应力,同时在电压升举单元中加入小电感,在不影响效率的情况下,抑制开关管开通瞬间的尖峰电流。详细分析了新型变换器在一个开关周期内不同模态下的工作状况,建立了系统的直流稳态模型,给出变换器的电压增益比及功率器件的电压应力。仿真和实验结果表明,当开关管占空比为65%时,电压增益约为14.88,且开关管与二极管在同等输出电压情况下,其电压应力小于传统Boost。该变换器输出电压高,输入电流纹波小,开关管电压电流应力低,且电感电流一直处于连续模式。     

谐振式模块化高增益升压型直流变换器

高压直流变换器是实现不同电压等级的直流电网线路之间互联的关键设备之一。然而传统高压直流变换器多存在增益低、装置体积和重量大等不足。提出了一种谐振式模块化高增益升压型直流变换器(resonant modular high-gain step-up DC/DC converter,RMHGDC)拓扑,利用子模块电容与桥臂电感构成串联谐振回路,采用子模块级联结构获得更高的电压增益。在分析RMHGDC工作原理及关键参量数学关系的基础上,提出了一种高增益控制技术,实验结果验证了本文理论分析及控制的可行性和有效性。     

一种基于改进型Sepic的零纹波高增益直流变换器

针对光伏发电、燃料电池等新能源发电系统存在的输出电压低、DC/DC变换器输入电流纹波大等问题,提出了一种基于改进型Sepic的零纹波高增益直流变换器。该变换器将改进型Sepic变换器原本的两个电感进行耦合处理,通过结构设计将耦合电感和CD(电容、二极管)升压结构结合,实现高输出电压增益,同时利用电容钳位技术和输入电感实现输入电流零纹波,既提升了新能源发电系统的发电效率也解决了新能源发电系统并网电压低的问题。详细分析了所提变换器的工作原理和输入电流纹波特性、电压增益特性以及开关器件的应力特性,并给出了关键参数的设计。最后搭建了一台100W、36/360V的试验样机,验证了设计方案的可行性。     

一种高增益交错耦合电感直流变换器

提出一种高增益交错耦合电感直流-直流升压变换器,适用于低输入电压、高输入电流的低压可再生能源发电系统应用场合,如光伏/燃料电池发电系统。该变换器在输入端把两个耦合电感的原边电流进行交错并联,减小了输入电流和输出电压纹波;两个耦合电感的副边串联后再与一电容相结合组成倍压单元,进一步提高变换器的电压增益。该电路结构中,使用两个交错串联的输出电容,它们既能回收利用耦合电感的漏感能量,又能钳位开关管的漏源电压,减小开关管电压应力,因此,有利于选择低导通电阻、高性能的开关器件以进一步减小功率管的开关和导通损耗。另外,耦合电感的漏感可使主开关管零电流开通,同时漏感也能控制二极管关断电流的下降率,大大减轻二极管的反向恢复问题。论文详细分析所提变换器的工作原理和稳态特性,最后通过一台实验样机验证了理论分析的正确性。     

面向微电网的高增益比储能双向直流变换器

双向直流变换器是微电网储能系统的核心装置。首先对一种能够高效衔接低压储能蓄电池和高压微网直流母线的非隔离高增益比双向直流变换器进行了研究分析,所提双向直流变换器由双向Buck-Boost变换器和有源倍压整流电路通过耦合电感集成得到,有利于减小开关管的电压应力;然后采用占空比调节加移相控制,分别用于稳定中间电容和输出端的电压;采用该控制策略可以有效减小绕组电流有效值,降低导通损耗,且所有开关管均能够实现软开关,变换器效率得到极大提升;再详细分析了变换器的工作原理、输出特性以及参数设计;最后搭建了1 k W的实验样机并进行了实验验证。