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。     

改进型三态开关交错并联高增益DC/DC变换器

研究了一种改进型三态开关高电压增益变换器。在输入并联-输出串联交错控制变换器基础上,将耦合电感初级引入变换器输入端,有效抑制输入电流纹波,实现输入电流自动均流的效果;两个耦合电感的次级与电容、电感构成电压倍增单元串联接入输出端,进一步提升变换器电压增益。该拓扑结构中两个串联的输出电容,既能回收再利用耦合电感的漏感能量,又能箝位开关管的漏源电压,减小开关管的电压应力,有利于选取低电压等级、低导通阻抗的开关器件,有助于减小功率管的导通与关断损耗。通过合理的漏感设计有效抑制了二极管的反向恢复问题,实现开关管零电流开关(ZCS)导通降低开关损耗。详细分析了所提变换器的工作原理与稳态工作特性,实验结果验证了理论分析的正确性。     

一种新颖采用磁集成技术大功率组合式高增益Boost变流器研究

为满足规模化储能系统及直流母线型分布式发电系统对大功率、高增益、高效率和高功率密度直流升压变换器的要求,提出了一种适用于大功率应用场合的组合式双输入高增益磁集成Boost变流器,并研究了该拓扑组合复用和控制策略。首先详细介绍了所提出的新型变流器的电路结构、工作模态和电气性能,推演出变流器电压增益、开关管应力及电感电流纹波特性,并分别讨论了组合拓扑的交叉控制和互补控制策略,通过与传统双输入Boost变流器的电压增益对比,该拓扑在两种控制模式下均具备更大电压增益和更小的电流纹波;其次推导了静态等效电感和暂态等效电感,以及耦合电感下稳态电流纹波和暂态电流响应速度的关系,给出耦合电感设计准则;最后制作实验样机进行测试,结果证明了理论分析的正确性。新拓扑较之传统高增益大功率升压变流器具备高增益、高功率密度、低应力和低纹波的优势,具备极大的研究价值和实用潜力。     

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。     

一种高增益低开关应力改进交错型Boost变换器

提出了一种输入输出全交错型Boost变换器,该变换器的两个电感电流在输入端进行交错并联,可以减小输入电流纹波;输出端的两个分压电容可以被交错并联充电和串联放电,这样既提高了变换器的电压增益,又减小了输出电压纹波。另外,该结构能够减小功率管的电压应力,因此有利于选择低功率等级、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。详细分析了所提变换器的工作模式和稳态特性,建立了变换器的数学模型。给出了相应隔离型全交错变换器的电路结构。最后通过一台实验样机验证了所提变换器的有效性。     

三电感单管高增益Boost变换器

燃料电池、光伏电池、蓄电池等可再生能源电池模块的电压较低,变化范围较宽,且工作效率和寿命与其输出电流纹波大小有关,因此需要接口变换器具有极强的升压能力且输入电流连续,才能满足前级的电流纹波和后级负载设备的供电电压等性能要求。针对现有非隔离型高增益变换器普遍存在的升压能力不足的问题,提出了一种结合了二次型、开关电感和电荷泵升压技术的三电感单管高增益Boost变换器,并通过一台200W/50kHz的原理样机进行了实验验证。实验结果表明,所提变换器的电压增益为2/(1-D)2,远高于现有方案,且具有输入电流连续,输入、输出端共地,器件数量少,控制简单等优点。     

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....     

具有高增益、低输入电流纹波的Boost变换器研究

针对光伏、燃料电池等低压可再生能源发电系统,在传统Boost变换器基础上,利用耦合电感的原边替代基本Boost变换器中的独立电感,同时引入一个较小的辅助电感,提出一种单开关高增益、低输入电流纹波Boost变换器。耦合电感的使用,既增加了变换器的控制维度,又能在合适占空比条件下实现较高的电压增益;较小的输入电流纹波可以改善变换器对前端低压输入电源的电磁干扰;另外,该变换器中开关管的电压应力可以得到有效降低,有利于选取低电压等级、低导通电阻的高性能开关器件,以提高变换器的性能;详细分析了该变换器的工作原理及其稳态工作特性,并通过实验验证了理论分析的正确性与有效性。结果表明,所提变换器可以实现较高的电压增益和较小的输入电流纹波,具有实用价值。     

具有开关电容单元的电感集成Boost变换器

为提高传统Boost变换器的电压增益,降低开关管电压应力,减小变换器损耗,将开关电容和开关电感应用在传统Boost变换器中,提出一种具有开关电容单元的电感集成Boost变换器。利用开关电感与开关电容替代传统Boost变换器中的储能电感与滤波电容,并对开关电感进行了耦合集成。分析了变换器的工作模态,推导得到了变换器电压增益表达式,并研究了电感串联等效电阻对变换器电压增益的影响;分析了开关管电压应力与电感电流纹波的大小。与传统Boost变换器相比,具有开关电容单元的电感集成Boost变换器的电压增益增加一倍,开关管电压应力减小了一半,电流纹波减小接近1/2。样机实验结果验证了理论分析的正确性,表明具有开关电容单元的电感集成Boost变换器具有优良的综合性能。     

燃料电池供电系统用新型升压变换器的研究

提出了一种新颖的适用于燃料电池供电系统的升压变换器——开关电容交错并联高增益Boost变换器,并对其工作原理进行了详细分析,给出了控制框图。与传统两相交错并联Boost变换器相比,新拓扑结构不仅输入电流纹波减小,而且在相同的占空比下实现了更高的电压增益,开关器件的电压应力得以减小。因此,新拓扑结构非常适合应用于低压输入、高压输出的场合,如燃料电池供电等系统。最后,进行了动态仿真和分析,验证了理论分析的正确性。     

光伏微逆变器前级磁集成高增益直流变换器研究

针对光伏微逆变器需要高增益Boost变换器的要求,为了提高传统Boost变换器电压增益,降低开关管电压应力,减小变换器损耗,提出了一种新型磁集成开关电感/开关电容单元Boost变换器,该变换器具有较高电压增益和低电压应力。并针对开关电感单元含有多个分立电感,导致变换器体积增大且输出电流纹波恶化的问题,利用平面磁集成技术对开关电感进行耦合设计,有效降低了变换器电感电流纹波,提高了转换效率。制作了1台原理样机,实验结果证实了理论分析的正确性。     

二次型CCM Boost变换器能量传输模式

为了分析二次型CCM Boost变换器输出电压纹波特性,研究其能量传输模式.根据电感电流谷值与负载输出电流的关系,分析二次型CCM Boost变换器在开关管关断期间的能量传输模式,即完全电感供能模式(CISM)和不完全电感供能模式(IISM).分析在忽略输出电容等效串联电阻和存在输出电容等效串联电阻两种情况下,工作于CISM和IISM模式的二次型CCM Boost变换器的输出电压纹波特性,得出CISM与IISM模式的临界电感值和临界工作条件.分析结果表明,当二次型CCM Boost变换器工作于CISM模式,且忽略输出电容等效串联电阻时,输出电压纹波仅由开关管导通期间输出电容电压的下降幅度决定,与电感无关;而当存在输出电容等效串联电阻时,工作于CISM模式比IISM模式具有更小的输出电压纹波.实验结果验证了理论分析的正确性.     

一种改进型交错并联高增益Boost变换器

传统Boost变换器存在电压增益低、开关器件电压应力高和电感电流纹波大等问题,为了解决这些问题,设计一种具有开关电容/电感的改进型交错并联高增益Boost变换器。该变换器用两个开关电容/电感分别代替储能电感L_1、L_2,并对开关电感进行耦合集成;再加入一个电容C_3,既可提高电压增益又能降低开关管电压应力;分析了变换器的工作原理,推导了电压增益公式;分析了开关管电压应力和电感电流纹波,给出了耦合电感设计方案。理论分析和实验表明该变换器具有以下优点:电压增益提高,尤其在占空比D0.5时,是传统Boost变换器的4倍;对电感的耦合集成不仅减小了磁件体积,降低磁元件损耗,而且使电感电流纹波减小近一半;开关管电压应力减小,在占空比D0.5时,开关管的电压应力是输出电压的一半。     

级联Boost变换器输出电压纹波分析

级联Boost变换器含有两个LC滤波器,呈现四阶动力学特性,具有宽输入电压范围的特点。其输出电压纹波与电感、开关周期、电容和负载等因素有关,其中输出电压纹波受电容等效串联电阻影响较大。采用时间平均等效原理对级联Boost变换器进行直流稳态分析,分析了两个电容等效串联电阻对输出电压纹波的影响,由理论分析可知电容C1的等效串联电阻对输出电压纹波影响较小,电容C2的等效串联电阻对输出电压纹波影响较大。采用谷值电流控制策略,保证了变换器稳定地工作在较高直流电压传输比的情况下,避免了次谐波振荡现象。实验验证了理论分析的正确性。     

三类组合直流变换器型高频环节逆变器的分析比较

组合直流变换器型高频环节逆变器是由两个相同的隔离双向直流变换器输入侧并联、输出侧反向串联构成,包括Buck、Boost、Buck-Boost型三类。主要对Buck、Boost、Buck-Boost组合直流变换器型高频环节逆变器的电路拓扑、控制策略、输入电流纹波、输出电压纹波、关键电路参数、原理实验波形等方面进行了比较研究,获得了重要结论。     

一种低输入纹波电流的高增益软开关Boost变换器

针对新能源应用系统中输出电压低的问题,提出一种低输入纹波电流的高增益软开关Boost变换器。该变换器通过在二次型Boost电路的基础上加入耦合电感和倍压电路来提高增益。理论分析与实验结果表明该变换器具有高增益的同时还具有以下优点:1)输入电流为Boost电感电流,相对于耦合电感型变换器来说,其纹波得到大幅降低;2)所有开关管均实现了软开关,降低了开关损耗;3)由于漏感的作用,倍压电路中的二极管反向恢复损耗几乎为0;4)所有元器件的电压应力均低于输出电压,可采用低耐压元器件来降低导通损耗;5)耦合电感在开关导通和关断期间均传递了能量,提高了利用率,从而可提高功率密度。     

用于可再生能源发电的改进的平方型Boost变换器

首先将传统Boost变换器的输出电容与直流电源叠加,研究了一种改进的平方型Boost变换器(Modified Quadratic Boost,MQ-Boost),该变换器适用于可再生能源发电。该变换器的输出电容与直流电源叠加,直接向负载提供能量,既提高了电压增益,又有利于改善变换器的效率。其次,通过理论分析,在MQ-Boost变换器的输入端增加一个较小的辅助电感,建立了低输入电流纹波MQ-Boost变换器,理论上可以实现零输入电流纹波的效果。最后,详细分析了该变换器在CCM模式下的工作原理和工作性能,并搭建了原理样机,进行了实验验证。     

交错控制双输入Boost变换器的能量传输模式及输出纹波电压分析

多输入Boost变换器较传统并联方式工作的Boost变换器而言,具有体积小、成本低、增益高、控制方式灵活等优点,因此在新能源联合分布式发电系统中具有广阔的应用前景.但由于多输入Boost变换器存在多个输入电压及功率开关管,导致其供能模式及输出纹波电压较传统Boost变换器要复杂得多.为给多输入Boost变换器的分析和设计提供正确的理论指导,该文对采用交错控制的双输入Boost变换器供能模式及输出纹波电压进行深入研究.研究结果发现,电感L1存在完全电感供能模式(CISM)、不完全电感供能模式(IISM)和断续导电模式(DCM)三种供能模式;电感L2存在连续导电模式(CCM)和DCM两种供能模式.推导出各供能模式的临界电感,得到各供能模式的输出纹波电压解析式,据此给出双输入Boost变换器参数设计方法.实验结果验证了该理论分析的正确性.