一种高增益软开关直流变换器的分析与设计

在无需变压器隔离的光伏并网发电系统中,在光伏电池和并网逆变器之间须采用非隔离DC/DC变换器完成高增益变换。为此,提出了一种高增益软开关直流变换器,在相同电压增益条件下,其相对于传统升压变换器具有占空比更低、开关损耗更小、电压应力更低的优势。在分析变换器工作原理的基础上,对其性能进行了详细分析,最后搭建了一台48 V输入、380 V输出、额定功率为250 W的试验样机,实测最高效率为92.48%,实验结果验证了理论分析的正确性。     

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。     

输入电流低纹波的超高增益非隔离DC-DC变换器EI北大核心CSCD

高电压增益DC-DC变换器广泛应用于清洁能源发电系统。输入电流低纹波有利于延长可再生能源模块和变换器的使用寿命。提出一种集成三绕组耦合电感和倍压电路的超高增益DC-DC变换器。变换器拥有输入电流连续、电压增益高、开关管电压应力小、无源钳位及输入输出共地等优点,特别适合作为并网电路前级DC-DC变换器,应用于清洁能源发电系统。独特的三绕组耦合电感和倍压电路构成的升压结构,使变换器在较小的耦合电感总匝比和合适的占空比下实现了很高的电压增益。和相同电压增益的基于两绕组耦合电感的变换器相比较,增加的降压绕组(n_(2)<1)不但没有增加耦合电感的感量和磁芯体积,反而减少了耦合电感的总电感和磁芯大小。因此在实现相同的升压比时,所提变换器比现有相近结构的变换器耦合电感总感量小,磁芯体积小,相应的耦合电感损耗小,功率密度高。开关管和钳位二极管的低电压应力为选择低导通损耗的开关器件和超快恢复二极管提供了便利,减小了开关管导通损耗和二极管反向恢复损耗。论文详细分析变换器的工作模态、稳态性能、各元器件的电压和电流应力,提出变换器的元器件设计指导准则,最后用实验室样机进行验证,实验结果和理论分析非常契合。     

一种低输入纹波双开关高增益变换器

为了实现高效电能变换以并网发电,针对并网发电系统中光伏、燃料电池等清洁能源输出电压低的问题,提出了一种低输入纹波双开关高增益变换器.该变换器在实现电压高增益的同时通过将两个电感器的一侧连接输入端,可以实现输入电流的连续性以及降低电感电流.介绍了该变换器的工作机理以及参数设计方法,对比分析了不同高增益变换器性能.通过Ma...     

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。     

一种低输入电流纹波高增益软开关DC-DC变换器

针对新能源发电系统输出电压低、电压稳定性差等问题,提出一种非隔离型低输入电流纹波高增益软开关直流变换器。该变换器结合有源钳位技术和耦合电感与二极管-电容倍压结构,提高了变换器的电压增益,降低了开关器件的电压应力。耦合电感自身漏感有效缓解二极管反向恢复问题,并通过有源钳位网络回收利用了漏感的能量,开关管无关断电压尖峰。利用耦合电感漏感,所有开关管均实现了零电压软开关,提高了变换器的效率。详细分析了变换器的拓扑结构与工作原理,并对电压增益、器件电压电流应力、软开关等电路性能进行了分析。最后,搭建了一台40 V输入、400 V输出、额定功率为160 W的试验样机,实验验证了该变换器具有低输入电流纹波、高电压增益、高变换效率和低电压应力等优点。     

单开关高增益混合直流变换器的研究与实验

近年来微逆变器因其出色的抗局部阴影能力在光伏并网发电领域得到广泛关注,但受输入电压较低的限制,微逆变器需较高的直流电压增益才能实现并网发电。针对该特点,提出一种新型单开关高增益直流变换器,它由倍压Boost电路、反激式变换器有机结合构成:电路共用输入支路,有效地利用了变压器漏感能量,提高了系统效率;电路输出端串联向负载供电,显著提高了电路的电压增益;倍压Boost电路的构建降低了变压器的匝比,减小了漏感及二极管的电压应力;电容箝位电路有效限制了开关管的电压应力,简化了电路的设计要求。详细分析了所提拓扑的工作原理、电压增益及功率器件所承受的电压应力,给出电路设计指导性意见,并通过实验验证了所提变换器的优点。     

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。     

适合大电流输入高压输出的软开关直流变换器

首先,提出了一种LLC谐振的软开关直流变换器,其中原边包含4个开关管、2个变压器绕组和1个耦合电容,并利用耦合电容构造了2个变压器绕组同时工作的回路,实现了两者的均流;副边包含2个二极管和2个谐振电容,构成了一个谐振式倍压电路;然后,利用变压器漏感、励磁电感和谐振电容产生LLC谐振来传递能量,各开关管能实现零电流开通,二极管零电流关断,且承受的反向电压为输出电压,关断损耗也很小;最后,分析了电路各阶段的工作原理,推导了电压增益特性,并设计了一款22~28 V输入、360 V输出、额定负载800 W的样机。实验测试结果证明,电路最高效率达到93.5%,同时也证明了电路的有效性。     

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。     

高升压增益软开关DC-DC变换器

在软开关Boost变换器基础上,通过引入Flyback单元,提出了一种高升压增益软开关DC-DC变换器,进一步提高了变换器的电压增益,避免了高占空比,减小了开关管电压应力。因此,可选取低电压等级低导通电阻MOSFET以降低变换器的成本,提高变换器的效率。在开关管关断期间,漏感能量向负载传递,有效利用了漏感能量,且无需额外的吸收电路。此外,变换器实现了开关管的零电压(ZVS)导通和二极管的零电流(ZCS)关断,进而消除了开关管的开通损耗和二极管的反向恢复损耗。研究了高升压增益软开关DC-DC变换器电路的工作特性和占空比丢失的主要原因,分析了该变换器的元器件应力及电路损耗。设计了一台160W的实验样机,实验结果验证了理论分析的正确性。     

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...     

基于新型耦合电感倍压单元的高增益变换器

提高直流变换器的电压增益可以增加变换器的输入和输出电压范围,使其应用场合更加广泛。本文提出两种具有高增益的耦合电感倍压单元,通过改变耦合电感的匝比N可以大幅提高变换器的电压增益。分析了CLC和LCL耦合电感倍压单元的工作原理,给出了耦合电感倍压单元拓扑及其组合拓展结构。并将CLC耦合电感倍压单元拓扑结构应用于传统Boost电路中,分析了基于CLC耦合电感倍压单元Boost变换器工作模态,给出了变换器主要工作波形,推导了变换器的电压增益、开关管和二极管电压应力表达式。理论分析表明,CLC耦合电感倍压单元的Boost变换器具有较高的电压增益,并且开关管的电压应力并没有因为电压增益的提高而增加。实验样机采用接近全耦合的罐型磁心和漏感较大的环形磁心进行对比测试,实验结果与理论分析一致,在全耦合情况下变换器的电压增益提升最大。     

一种低输入纹波电流的直流变换器

随着TDD移动通信技术的广泛应用,TDD移动通信设备对通信电源的要求也越来越高。由于TDD设备的负载在持续不断的跳变,TDD通信电源的输入纹波电流会变得很大,这将会加大通信电源输入电解电容的容量,增加整个电源的体积,并使得输入电解电容的温升加大,降低电解电容的寿命,从而降低整个电源的可靠性。提出一种双级拓扑结构,该拓扑前级采用升压电路将输入电压抬升到一个较高的母线电压,后级采用全桥变换器,将母线电压转化为所需的输出电压。前级采用电压外环电流内环的双环控制方法,控制电源的输入电流,使输入电流跟踪输入电压,从而减小了输入电流的纹波。后级采用开环的控制方法,固定全桥变换器的占空比,将较高的母线电压经过隔离变压器转换之后降为所需的输出电压。该拓扑结构具有输入纹波电流小,电源功率密度大、可靠性高的特点。     

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。     

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。     

一种用于可持续能源的隔离型高增益DC-DC变换器

提出了一种应用于可持续新能源系统的新型隔离式单开关高升压DC-DC变换器.该变换器由倍压单元及变压器构成,通过对变压器匝数比的设计可以实现该变换器不同的高升压比功能.同时,变换器采用无源钳位技术,电容和二极管组成的吸收电路使得漏电感中的能量得以抑制并实现再循环,缓解了开关上的电压尖峰.此外,在提出的升压变换器中使用变压...     

三电感开关电容高增益Boost变换器

锂电池、光伏电池、燃料电池等新型储能器件的发展,对直流变换器的纹波和增益性能有了更高的要求。为此提出了一种结合三电感与开关电容的高增益Boost变换器拓扑组合,该拓扑结构基于三电感单管高增益Boost变换器,通过在后侧增加开关电容网络,可保证单管在相同占空比条件下实现更高的电压增益,并通过理论分析和仿真实验进行了验证。     

一种零输入电流纹波高增益DC/DC变换器

传统DC/DC变换器因其升压能力不足、半导体器件应力高、输入电流纹波大,在光伏、燃料电池等新能源发电领域的应用较为受限。该文基于Boost变换器,利用耦合电感的磁耦合效应消除输入电流纹波,提出一种零输入电流纹波DC/DC变换器。所提变换器实现元器件电压应力的降低和输入输出增益的提高,变换器无需添加额外的开关管,驱动及控制电路设计简单。通过分析零输入电流纹波的实现机理和变换器的工作原理,搭建一台200W、48V/400V的实验样机,验证所提理论分析的正确性。