开关电压应力优化非隔离高升压比直流变换器

为实现高效率的高升压比直流变换拓扑,设计了一种新颖的结合电荷泵机制和标准电感型Buck电路模块的DC/DC变换器.相对于传统的Boost直流变换器,新型变换器方案的主要优点是变换器开关电压应力更为优化,并减小了磁性元件中的储能.新拓扑由倍压电荷泵电路衍生得到,由于采用了耦合电感器,使得浮动电容电压可由开关占空比调节.同...     

一种低电压应力高升压比DC/DC变换器的研究

随着“碳中和”、“碳达峰”日益受到关注,可再生能源发电并网技术得到迅速发展。高升压比DC/DC变换器作为新能源发电技术中的关键环节,受到了广泛的研究与应用。在Buck-Boost与Boost变换器级联的基础上,引入改进的电压举升技术,通过二者的组合变形,设计出新型的低电压应力高升压比DC/DC变换器。通过对提出的变换器进行工作原理分析以及各器件的应力计算,并与传统的Boost变换器、Buck-Boost与Boost级联变换器、改进型电压举升Boost变换器的升压比、开关管应力以及电容应力比较,对比可得此变换器具有升压比高,开关管、二极管和电容电压应力低等优点。可有效提升变换器的功率密度,降低开关管及二极管功率损耗,提升效率。最后通过采用SiC器件搭建一台实验样机,验证了理论分析的正确性。     

全直流海上风电场高升压比DC/DC变换技术综述

采用直流汇聚、直流传输的全直流海上风电场,可以避免使用笨重的工频交流变压器,在功率密度、建设成本、系统损耗等方面具有较大的优势,因此基于直流汇聚、直流传输的全直流海上风电是目前海上电能传输的研究热点。在全直流海上风电系统中,风机端口电压需进行高变比升压后才能远距离传输,所以高升压比DC/DC变换器是整个风能变换传输系统中的重要环节。首先从变比、容量、故障隔离等角度对适用于全直流海上风电的直流变换器进行需求分析。其次对各种直流变换器的拓扑实现进行总结分类,并指出各种拓扑的优缺点以及应用前景。最后对各种拓扑结构及控制方法进行比较,对未来适用于全直流海上风电场的高升压比直流变换器进行展望。     

大功率高升压比光伏直流变压器控制策略

基于中频逆变和24脉波整流的高升压比直流变压器以其控制简单、可靠稳定等优点在大功率光伏直流汇集系统中具有广阔的应用前景。针对其中的交流并联逆变部分无同步电网及环流等问题,提出了一种基于中频逆变的功率主从控制策略,其中主机采用定直流电压控制,并建立电压同步矢量,提供基准电流,依据此基准电流采用功率控制策略,该方法在满足功率分配精度、减小环流的同时无需快速通讯,稳定性较高。最后通过仿真和实验结果验证了控制方案的可行性。     

一种高升压比直流变换器

在分析两类升压型直流变换器拓扑结构的基础上,结合耦合电感类拓扑结构与带自举结构的Luo变换器的特点提出一种高升压比的升压型直流变换器拓扑结构。文中分析了这种拓扑结构工作原理,并且讨论了拓扑在连续模式和断续模式下的工作状态。设计了拓扑的主要参数,并通过实验验证了理论的正确。     

光伏发电系统高增益DC/DC变换器的研究

介绍了多种应用于光伏发电系统的前级DC/DC电路拓扑的优缺点,总结了DC/DC变换器应用于光伏发电系统中出现的新技术。提出了4种软开关高性能、高增益DC/DC非隔离及隔离型变换器的基本思想,以实现所有功率开关管的软开关。     

一种双输入高升压比直流变换器

针对以光伏和燃料电池为代表的新能源发电系统存在输出电压低、供电可靠性差的问题,本文提出了一种非隔离型双输入高升压比直流变换器,该变换器两路输入源可以单独供电也可以同时供电,详细介绍了变换器在三种供电模式下的工作原理、电压增益特性、开关器件电压应力以及双输入工作模式下两路输入电流之间的关系.最后搭建了一台100 W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、可灵活供电等优点.     

一种可拓展双输入高增益DC/DC变换器

针对光伏发电系统中光伏电池板集成汇流的需求,提出了一种可拓展双输入高增益DC/DC变换器。该变换器采用了一种新型拓扑结构,可在实现输入输出电压高增益变换的同时降低了开关器件的电压应力。此外,所提变换器还具有可拓展性,可以根据不同的光伏电池板数量和输出电压要求对端口进行扩展,从而降低系统的复杂性和成本。首先详细介绍了所提变换器的拓扑结构,并推导出变换器在不同工作模态下的运行原理。然后,对该变换器的增益特性、开关器件的电压和电流应力、关键器件的参数选择和损耗计算等方面进行了深入的理论分析。最后,搭建了一台输出功率为1 kW的实验样机,并进行了实验测试。实验结果验证了所提变换器理论分析的正确性和可行性。     

并联谐振型高升压比光伏并网系统

为了使光伏并网系统具有高升压比的同时具备高转换效率,提出了一种非隔离高效两级式并网系统。该系统前级采用电感电容(LC)并联谐振网络产生高电压增益,其开关器件实现了零电压开关(ZVS);后级为典型的单相全桥逆变电路经过LCL滤波后实现并网。阐述了两级式光伏并网系统的工作原理,设计了电路参数;搭建了两级式光伏并网系统仿真模型并基于设计参数进行了仿真验证。仿真实验结果表明,所提出的两极式谐振升压光伏并网系统技术方案切实可行,较之于传统技术方案,实现了非隔离式高升压比,提高了系统工作效率。     

应用于微逆变器的高增益DC/DC变换器设计

在光伏发电微逆变器模块中,针对传统高增益DC/DC变换器体积较大、功率器件电压应力高、电压增益仍然有限的不足,提出了一种新型的非隔离型高增益DC/DC变换器,有效克服了上述缺点。文中讨论了该变换器在连续与断续工作模式下的工作模态,分析了其稳态工作原理,并给出了其电压增益及外特性曲线。与一些常见的高增益DC/DC变换器在电压增益、电压应力和电感电流等方面进行了对比,最后根据所提出的变换器,设计并制作了一台200W原理样机,实验结果证实了理论分析的正确性。     

高效双向DC/DC变换器

通过分析DC/DC变换器的工作方式,总结出一种应用于串联超级电容器组单体电压动态均衡电路的变换器——高效双向推挽DC/DC变换器,并选择了合适的控制芯片和驱动方式。该方案具有电路拓扑简洁、双向功率流动、控制简单、变换效率高、可靠性高等优点。     

一种功能解耦型高增益DC/DC变换器分析与设计

传统Boost变换器存在实际增益受限、器件应力大、变换效率低等不足,难以实现高效率、高增益DC/DC变换。为此,提出一种由直流变压器和辅助变换器组合而成的功能解耦型高增益变换器,其中直流变压器主要实现高效、固定增益变换功能,而辅助变换器主要实现输出稳压功能。首先,对组合型高增益变换器的不同组合方式进行对比分析,确定功能解耦型高增益变换器的结构。然后,对直流变压器和辅助变换器的拓扑选择及控制策略进行讨论。在此基础上提出电路参数的优化设计方法,特别是直流变压器的参数定量设计。最后,根据所确定电路参数,搭建一台输出功率为400W的实验样机,实验结果验证了理论分析的正确性,实测最高变换效率为94.1%。     

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。     

一种耦合电感高增益开关DC/DC变换器

针对光伏发电并网系统对前级DC/DC变换器的要求,提出一种基于耦合电感倍压单元Boost变换器和flyback变换器的高增益非隔离DC/DC变换器。该变换器采用输出侧串联结构,提高了变换器的电压增益,同时引入由二极管和电容组成的箝位电路,有效吸收了漏感能量,抑制了漏感引起的电压尖峰,降低了开关管的电压应力,提高了效率,同时耦合电感倍压单元进一步增加了变换器电压增益。详细分析了变换器的工作原理及工作特性,进行了理论公式的推导,并给出了关键器件的设计步骤。最后通过一台360 W的实验样机验证了理论分析的正确性。     

一种改进二次型高增益Boost-Sepic变换器

高增益DC-DC变换器是可再生能源发电实现高压并网的一个重要环节。提出一种改进二次型高增益Boost-Sepic变换器,既实现在较小占空比的情况下得到较高的电压增益,又降低功率MOS管与二极管的电压应力,同时还具有输入电流连续的优点;且由于二次型Boost变换器与改进Sepic升压变换器的集成,共用一个功率MOS管,变换器的主电路与控制电路均变得简单。对该变换器的工作原理和工作过程进行详细的论述,对变换器增益、功率器件、电容电压应力进行分析,并与目前常用的高增益DC-DC变换器进行对比研究。最后,在理论分析基础上,搭建了一台100 W实验样机进行实验研究,实验结论与理论分析结果一致。     

非隔离型高增益DC/DC变换器综述

在光伏发电、燃料电池发电等新能源发电系统中通常采用高增益DC-DC变换器拓扑电路结构,近年来国内外专家学者从不同角度分别提出了不同的拓扑电路及其控制策略。对非隔离型拓扑电路研究现状,从变换器基本的构成原理出发,将非隔离型高增益变换器分成了二端口级联型、三电平型、带开关电容型、三端口交错并联型与耦合电感型五大类型,并分别从拓扑架构与变换器电压增益及开关应力等性能方面进行了详细的对比介绍,对五类非隔离型变换器进行了全面的综述,对比了各自的优缺点,对新能源发电系统中的拓扑电路结构将起到一定的指导作用。     

基于倍压单元耦合电感高增益DC/DC变换器

提出一种基于倍压单元的新型DC/DC高增益变换器.在传统Boost变换器的基础上引入倍压单元,提高变换器电压增益,并把2个储能电感进行磁集成,减小变换器体积和电感电流纹波.分析了该变换器的工作原理以及工作模态,推导了输出电压增益公式、各二极管和开关管的电压应力以及电感电流纹波.与传统Boost变换器相比,电压增益提高了...     

一种适合宽范围输出的三电平DC/DC变换器

提出了一种宽电压范围输出的三电平DC/DC变换器,其包含两组并联的主桥臂和辅助桥臂以及级联形式连接的主变压器和辅助变压器。该变换器具有低压低功率和高压高功率两种工作模式,其中低压模式下辅助桥臂不开通以降低电路损耗,高压模式下辅助桥臂开通以提高输出电压。与传统电路相比,变压器具有更低的变比,分析了传统拓扑的损耗,并比较了新拓扑与传统拓扑在不同输出模式下的效率,得出新拓扑在低压模式下具有更高效率的结论。研制了一台2 000 W的原理样机,实验数据表明,在低压模式下新拓扑的效率仍可高达94%,较传统拓扑提升了3%,验证了理论分析的正确性。