新型耦合电感高增益DC-DC变换器

为满足新能源并网母线所需的高增益直流电压输出，设计一种新型耦合电感高增益DC-DC变换器。拓扑引入耦合电路倍压单元进行变换器的增益调节，通过钳位回路吸收耦合电感的漏感能量，削减开关器件工作时的电压尖峰，提升变换器效率。对工作原理及模态进行分析，通过数学公式对器件应力、增益进行推演。与其他3种典型变换器进行性能比较，结合理论及实验，验证新型耦合电感高增益DC-DC变换器的可行性及有效性。     

一种用于直流微电网的新型高增益DC-DC升压变换器北大核心CSCD

直流微电网需要DC-DC升压变换器提高输出电压,为分布式发电单元提供公共电压。文章对传统的升压变换器(Conventional Boost Converter,CBC)和二次升压变换器(Quadratic Boost Converter,QBC)进行改进,提出一种新型高增益DC-DC升压变换器。首先,介绍该新型变换器的拓扑结构与工作原理,并对电路参数进行了设计,分析了功率开关的电压应力;然后,从无源元件数量、开关器件间的电压应力等方面,将该变换器与其他拓扑结构进行对比,变换器仅用两个电感、两个电容和两个功率开关,实现电压增益和电流连续输入,且具有二次电压增益高和降低开关器件间电压应力的优点;最后,通过Matlab仿真模型和试验样机,验证了理论分析的正确性。     

适用于太阳电池的低应力高增益升压变换器

在太阳能开发利用过程中,升压变换器能实现较高升压比,但存在开关器件电压应力过高问题。为了降低开关器件电压应力,提出一种低应力高增益升压变换器基本结构,在提高电压增益的同时降低了电压应力。为了更好地适用于多种升压场合,将二次型升压网络、开关电感网络、开关电感电容网络和准Z源网络4种升压单元对其储能电感进行替换,得到一类低应力高增益升压变换器,分析了利用准Z源网络替代的高增益升压变换器工作特性,并与同类型变换器进行对比分析。最后,利用Matlab/Simulink仿真软件和实验样机验证了所提变换器理论分析的正确性和可行性。     

一种新型高增益零输入纹波DC-DC变换器

针对传统Boot电路升压比不高、输入电流纹波大,不适用于低电压输入分布式发电系统的问题,提出一种高增益零输入纹波DC-DC变换器。该变换器在传统Boost电路的基础上加入2个耦合电感,1个耦合电感与输入电感和电容共同组成无源零纹波单元,使变换器不受占空比的限制实现输入电流零纹波;另1个耦合电感与二极管和电容组成倍压单元,增强变换器升压能力;采用无源无损吸收电路吸收漏感能量,抑制漏感带来的尖峰电压,使开关管两端电压应力得到降低;另外,该变换器仅使用1个开关管,控制简单。最后,通过实验验证变换器的可行性。     

一种具有零纹波输出的高增益耦合电感Boost变换器

为解决传统DC-DC变换器增益较低、电压应力较大等缺点,通过研究,以传统Boost变换器为基础,加入C-L-D倍压单元,并引入耦合电感倍压结构,提出一种具有零纹波输出特性的高升压变换器.变换器中C-D结构在进行倍压的同时还可作为钳位支路来吸收引入耦合电感所产生的漏感,减少器件的堆叠以降低成本,此外电容与输出电感形成的单...     

一种基于开关电容倍压单元的新型浮地并联高增益变换器

针对传统Boost变换器电压增益低、开关器件电压应力大不适用于燃料电池/光伏发电系统的问题,提出一种新型非隔离高增益DC/DC变换器.该拓扑采用浮地并联结构,主电路上下对称,并结合开关电容单元有效提高了变换器的电压增益;此外变换器还具有开关器件低电压应力、低电流应力、电感电流自动均流的优点,多电感并联的结构则有利于提升...     

准Z源软开关高增益DC-DC变换器

为使光伏系统能够稳定地输出逆变器母线所需高压直流电，需使用高增益DC-DC变换器来实现光伏组件电压等级提升，基于此设计一款准Z源软开关高增益DC-DC变换器应用于光伏系统中。在准Z源框架基础上使用有源开关管替换二极管并嵌入耦合电感和开关电容模块，可实现软开关、高电压增益以及高效率。介绍该变换器的工作原理，分析稳态下性能表现，并与同类型变换器进行比较，结合变换器的建模仿真及样机实验，验证理论分析的正确性。     

磁集成交错并联LCL型高增益变换器

针对分布式光伏发电并网对高增益DC-DC变换器的需求,提出一种基于耦合电感倍压单元的磁集成交错并联高增益变换器,通过改变倍压单元匝数比N提升电压增益的同时将所有电感进行磁集成,推导变换器的电压增益、开关管和二极管的电压应力及暂态和稳态等效电感表达式。理论分析表明该变换器具有较高的增益,电压增益是传统交错并联开关电容电感变换器的（N+1）/2倍,电感以最佳耦合度集成后稳态电流纹波有所减小,暂态响应速度提高约2.5倍,搭建一台功率100 W的实验样机,样机测试验证理论分析,证明了磁集成变换器相较于传统变换器具有更好的电气性能。     

一种集成Y源网络的高升压DC-DC变换器

提出一种集成Y源网络的高升压DC-DC变换器。合理利用Y型支路,一路绕组匝比大于1,另一路绕组匝比小于1,选择合适的匝比组合,能实现比传统耦合电感更高的电压增益。在实现电压高增目的的同时,降低了开关管的电压应力。所提变换器具有传统Boost变换器输入电流连续的优点,且输入电流纹波小,这有利于电池、燃料电池和光伏组件应用。加入的无源钳位结构可将开关管关断时电压尖峰钳位至较低的电容电压,提高了变换器效率、减小了变换器的电磁耦合影响。实现了耦合电感器的零电流偏置,便于小磁芯体积的选择和低磁芯损耗。该文针对所提变换器的工作原理、特性以及参数设计进行详细说明。实验室搭建一台200 W的28 V输入和380 V输出的实验样机验证了所提变换器的可行性。     

一种新型高变换比双向DC-DC变换器

提出一种新型高变换比双向DC-DC变换器。该变换器具有电压变换比高、低压侧电流纹波小、开关管电压应力小、效率高等优点,特别适合新能源分布式发电并网、燃料电池电动汽车等大变换比应用场合。详细分析该新型高变换比DC-DC变换器正向Boost模式和反向Buck模式的控制策略和工作过程,绘制出主要波形,推导电压变换比和软开关实现条件,并分析谐振电容的选取依据。最后搭建一台500 W样机验证了理论分析的正确性。     

新型耦合电感阻抗源逆变器应力简化分析方法

耦合电感型阻抗源逆变器含有多个电感和电容,器件应力分析时通常采用安秒和伏秒平衡计算变换器的状态变量,计算过程冗长且容易出错。因此,为了简化电路分析,提出一种适用于耦合电感型阻抗源逆变器拓扑的无源器件消除方法。通过消除电路中的电容支路或电感支路,然后在一个开关周期内对电路进行平均化,根据所获得的等效平均化电路求解电路中电流、电压状态变量,使得电路的各个状态量之间耦合关系得到简化。为了阐述所提方法的分析过程,以高升压比Y源逆变器为例计算关键元件的电流和电压应力,并与传统分析方法进行比较。最后,通过试验验证所提方法的正确性。     

一种可应用于新能源发电系统的双绕组高效率高升压DC-DC变换器

为解决光伏发电等新能源发电技术输出的直流电压等级较低、不能满足并网电压要求的问题,提出一种可应用于新能源发电系统的双绕组高效率高升压DC-DC变换器。在传统Boost变换器的拓扑中融入开关电容结构与磁耦合升压技术,获得高电压增益,并降低开关管电压应力。拓扑的无源钳位结构有效解决了开关管电压尖峰过高的问题,提高了能量转换效率。详细研究了所提变换器工作原理后,对元件电流、电压应力以及变换器效率进行定量计算。于实验室搭建200 W样机验证所提变换器的可行性,实测变换器最大效率为97.5%。     

集成倍压电路的准Z源软开关变换器稳态研究

提出一种集成倍压电路的准Z源软开关DC-DC变换器（qZS-SCSS）。通过同步整流技术，将阻抗网络中的二极管替换为辅助开关管Sa，不仅可降低了被替换二极管的导通损耗，而且可提供主开关S的ZVS开关特性；二极管在ZVZCS环境下运行，能极大降低开关损耗和反向恢复损耗；同时通过钳位回路吸收耦合元件的漏感能量。变换器qZS-SCSS具有输入电流连续、能满足光伏发电系统电压增益要求、输入输出共地、电压增益高、效率高等优点。分析和推导变换器的工作模态、电压电流应力、效率损耗和与其他变换器的对比，最后搭建输出功率100 W样机验证理论分析的正确性。     

集成耦合电感升压-反激变换器的建模及控制研究

提出了一种高效率、高增益的升压DC-DC变换器——集成耦合电感升压一反激变换器。该变换器克服了传统升压电路高升压比对占空比的依赖,可在较小占空比下实现更高电压增益。与传统升压一反激变换器相比,可有效减小电容电压纹波,降低二极管反向恢复损耗。简要分析了该变换器的工作原理,使用状态空间平均法建立了在电流连续工作模式(CCM)下的小信号模型。由模型得到控制量至输出量的传递函数,设计出相应闭环控制系统。通过仿真研究证明了闭环系统的稳定性及建模方法的正确性,并在实验室设计30W样机对变换器进行实验验证。经实验、仿真结果和理论分析的比较,验证了理论分析的正确性和可行性。     

光伏系统中的新型高增益直流升压变换器

针对光伏系统中对电压增益高、电压应力小的高性能直流升压变换器的需求,研究了一种新型高增益变换器的拓扑结构。首先,阐述了该变换器的结构来源,介绍了该变换器的工作原理,再推导其电压增益、开关管和二极管的电压应力公式,展示了部分元器件的电压、电流波形,并对比研究了该变换器与一些同类型的变换器的部分参数,最终通过开环试验验证了该变换器的有效性。该变换器具有一定的推广应用价值。     

一种应用于航天器分布式供电系统的ZVS三端口DC-DC变换器

提出一种应用于航天器分布式供电系统的零电压开关（ZVS）三端口DC-DC变换器（TPC）。对于集成双Buck/Boost双有源桥DC-DC变换器型TPC，一次侧开关管的ZVS范围与3个端口的电压及3个端口之间的传输功率有关。为了实现一次侧开关管ZVS范围的扩展，提出在电路拓扑结构中引入基于耦合电感的辅助电路，相较于传统ZVS实现方法，该拓扑可防止蓄电池端口电流波形上的陷波，进而有利于航天器分布式供电系统中蓄电池寿命的延长。此外，磁耦合电感可减少电感数量，不仅起到滤波作用，还为主开关管提供ZVS实现条件。最后，搭建TPC样机进行实验验证，结果验证该拓扑与控制方法的可行性。     

高增益耦合电感双倍压单元组合Cuk-Boost变换器

为解决传统Cuk变换器升压能力不足、应力较大等问题，将Cuk变换器与Boost变换器进行叠加组合，并引入耦合电感双倍压单元，提出一种应用于高增益场合的组合式Cuk-Boost变换器。该变换器增加了以改变耦合电感匝比来调节电压增益的方式，并将拓扑中电容-二极管支路在作为倍压电路的同时还可作为钳位电路来吸收漏感能量，在使用较少元器件的情况下提高了变换器功率密度，降低了电压应力。对变换器工作原理和性能进行分析，给出各项设计参数，对比不同变换器的电气性能，最后通过搭建原型电路验证理论分析的正确性。     

含双倍压DCM结构的高增益DC/DC变换器

为了增加直流变换器的电压增益,减少开关管的电压应力,将耦合电感倍压单元与二极管-电容(Diode capacitor multiplier,DCM)单元进行组合,提出一种双倍压DCM结构,将该结构引入含输出二极管的非隔离变换器中,不仅能提升该类变换器的电压增益,有效降低器件的电压应力,同时利用结构中的二极管-电容支路作为无源钳位支路吸收漏感能量,提高变换器的效率。并以含双倍压DCM结构的Sepic变换器为例进行了工作模态和工作性能的分析,推导了电感电流临界的工作状态,与同类型变换器进行了对比分析,充分证明了该类变换器具有高增益、低应力的优势。最后,搭建了一个60W的试验样机,验证了上述理论的正确性。     

直流微电网用非隔离高增益DC-DC变换器

在直流微电网中,光伏需要依靠电力电子功率变换器并网。文章提出了一种非隔离高增益DC-DC变换器,该变换器采用改进的开关电感,以提高负载的输出电压,对其连续导通模式和不连续导通模式下的稳态进行了分析,并与其它功率变换器拓扑进行了比较。最后,在Matlab仿真平台和实验样机上进行了对比,仿真和实验结果与理论分析结果基本一致。文章所提变换器与传统升压变换器相比,具有较高的电压增益,虽然该变换器使用了两个功率开关,但由于两个功率开关采用统一操作,因此控制电路简单。     

基于开关电容的高增益双输入Boost变换器

在新能源发电系统中,现有的多输入直流变换器不能同时具有电路结构简单、磁元件少、电压增益高、开关器件电压应力低等优点。该文提出3种基于开关电容的单电感高增益双输入Boost变换器拓扑,详细分析更优拓扑的工作原理和开关电容的充放电特性,提出了能量管理控制方案。变换器能够根据新能源端口的供电变化和负载需求灵活地切换工作模式,适应于新能源随机性和间接性发电的特点,提高系统供电可靠性;开关电容在不同工作模式下均发挥升压作用使其具有高利用率。实验结果验证拓扑的可行性及其控制方案的正确性。