一种新型高增益双输入DC-DC变换器

针对新型分布式光伏发电系统输入源模块多、输出电压低的缺点,提出一种新型高增益双输入直流变换器。在双输入交错并联Boost变换器的后级增加了三个电容和三个二极管,构成了电容串并联结构。电容的有效充放电使变换器具有高电压增益和低开关器件电压应力的特点。此外,变换器还具有电路结构对称、控制简单、灵活实现各输入源功率分配等优点。首先,本文详细分析了变换器的工作原理和电路稳态特性,给出了电感和电容的参数设计过程。最后制作了一台400 W实验样机,实验结果验证了电路的有效性。     

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。     

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.     

一种非隔离型高增益三端口DC-DC变换器

针对光伏储能联合供电系统输出电压低、供电可靠性差等问题,提出了一种具备多种工作模式的非隔离型高增益三端口DC-DC变换器。变换器的3个端口共地,分别连接光伏发电单元、储能单元和负载,通过改进二次型结构提升电压增益,并降低开关器件应力。变换器具有5种工作模式,可满足离网光储发电系统的各种工况需求。此外,变换器对光伏端口和储能端口之间没有电压约束,能够适应更多的应用场合。详细分析了变换器在各工作模式下的工作原理和稳态特性,并与现有同类变换器进行了工作特性对比。根据光伏储能联合供电系统的控制要求和变换器在不同工况下的功率流动情况,研究了相应的模式运行与切换控制策略。最后,搭建了一台300 W的实验样机进行验证。     

高电压增益混合型DC-DC变换器研究

随着分布式发电的出现,对高增益DC-DC变换器的要求越来越高。为了获得更高的电压增益,提出一种光伏发电用混合型高电压增益非隔离单开关DC-DC变换器。该变换器将传统的Boost和Cuk变换器并联,详细讨论了其拓扑结构、工作原理以及电路参数设计,实现了基于Matlab/Simulink的仿真研究和基于单片机的150 W实验样机。仿真研究和实验结果与理论分析吻合较好,验证了理论分析的正确性以及混合型DC-DC变换器拓扑结构的有效性。所提混合型拓扑使用元件数较少的单一功率开关,并能提供比非隔离式传统变换器更高的电压增益。该拓扑在单功率开关作用下可提供连续电流的工作模式,而且降低了功率开关和二极管的电压应力。     

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。     

一种单输入双输出高增益DC-DC变换器

随着分布式发电在中低压场合的应用越来越广泛,对高增益直流变换器的需求日益增加。提出一种新型单输入双输出高增益DC-DC变换器。该变换器在传统Boost电路基础上引入电容和二极管组成极性反向极,功率端口通过差分连接方式互联,提高了变换器电压增益,降低了开关管电压应力;同时端口功率控制彼此独立,进一步提高了电能路由的灵活性。详细分析了该变换器的电路结构和工作原理,推导出稳态特性下的电压增益、主要开关器件电气应力以及电流纹波等表达式。在此基础上,提出了基于矢量时间作用的模型预测控制策略,建立了该变换器预测模型、推导出开关管矢量时间以及设计了目标函数寻优过程。最后,通过仿真和实验验证了所提变换器及其控制策略不仅可行、有效,而且具有高运行效率与低电压应力。     

一种新型非隔离型高增益DC-DC变换器

在不间断电源、新能源发电等应用场合中,高增益DC/DC变换器得到了广泛应用。基于两相传统交错并联Boost变换器,提出了一种新型非隔离型高增益DC/DC变换器。所提变换器具有低输入电流纹波、两相电感电流自动均流、开关和二极管电压应力低、升压能力高等特点,适用于输入输出电压比大且无需电气隔离的应用场合。本文首先对所提电路的工作原理进行了具体分析,然后理论推导其主要性能特点,最后通过一台功率为400W的实验样机验证了前述分析的正确性。     

一种新型高电压增益DC-DC变换器研究

随着分布式发电的出现,可再生能源与电池组的结合以及负荷对其的严重依赖,对高效电力电子变换器的需求日益增加.提出一种降低电压应力的高增益DC-DC变换器的新颖结构.该结构是传统Boost变换器两级叠加的结果.当占空比较低时,因为增益与占空比的二次关系,所提供的电压增益很高.此外,该变换器的输入电流连续,所提供的负载接地....     

一种非对称交错并联高增益DC-DC变换器

针对传统DC/DC变换器存在的电压增益有限、开关管等器件承受电压应力较大等问题,提出了一种非对称交错并联高增益DC-DC变换器。该变换器在二次型Boost电路的基础上引入开关电感三端网络形成非对称交错并联电路,提高了变换器的增益,降低了元器件的电压应力和电流应力。将开关电容引入三端增益电路进一步提高了变换器的增益。详细分析了该变换器在不同占空比下单周期内的工作模态,建立电路系统的直流稳态模型,并推导出电路的稳态电压增益。最后,通过Matlab仿真及实验验证了方案的正确性。     

一种适用于燃料电池的新型高升压DC-DC变换器

高升压DC-DC变换器是燃料电池实现并网的重要环节。针对燃料电池输出电压低、输出特性软的问题,提出一种基于开关电容的电流馈电升压变换器。首先,详细阐述了所提变换器的拓扑结构及其在连续导通和不连续导通模式下的工作原理。然后,具体分析了该变换器的电压增益、各元件的电压和电流应力。在此基础上,将其与SC-Boost、SL-Boost等变换器进行性能对比。最后,搭建一台200 W的实验样机验证了所提变换器的可行性和理论分析的正确性。所提变换器结合电流馈电结构和开关电容网络,具有电压增益高、输入电流连续且纹波低的优势,有利于延长燃料电池使用寿命。同时,通过复用开关电容中的电容-二极管(capacitor-diode, C-D)单元对开关管电压进行钳位,降低了功率元件的电压应力。因此,所提变换器适用于燃料电池并网系统。     

一种新型的双输入双向DC-DC变换器

针对单输入半桥型双向DC-DC变换器回流功率较大的问题,提出一种新型的双输入双向DC-DC变换器.该双向变换器利用开关网络构造出双输入结构,通过控制输入侧开关管不同导通状态,能在变换器原边生成占空比可调的三电平方波电压,从而实现双重移相的控制效果,使得回流功率减小,电流应力降低.详细地介绍和分析了变换器的工作原理、开关...     

Non-isolated high step-up dual-input DC-DC converter with zero-voltage transition

In this paper, a non-isolated dual-input DC-DC converter with zero-voltage transition (ZVT) is proposed for renewable energy systems. The proposed converter has high step-up conversion gain without using any transformer or coupled inductors. The proposed structure consists of two boost cells, one diode-capacitor multiplier cell, and one ZVT auxiliary circuit. The main switches turn on and off under zero voltage condition and the auxiliary switch turns on under zero current condition and turns off under zero current and zero voltage conditions. Soft switching conditions, high efficiency, continuous current of input sources, low-voltage stress on switches, and returning the energy of the auxiliary circuit to the boost cell connected to the lower-voltage input are the main advantages of the proposed converter. The steady-state analysis of the converter and operation intervals are discussed. A 160-W prototype of the proposed converter is designed and implemented. Experimental results confirm the theoretical analysis. The efficiency reaches 96.7% at the nominal load by providing soft-switching for all switches. The proposed topology can be extended for multi-input applications by expanding the number of diode-capacitor multiplier and input boost cells.     

MHz-driven snubberless zero-current soft-switching high step-up DC-DC converter with a multi-resonant tank

A novel high step-up DC-DC converter suitable for the power interface of fuel cells (FC) is presented in this paper. The proposed converter features a multi-resonant tank for achieving high-step up ratio under zero current soft switching (ZCS) without any snubber circuits. The simple and minimized-component topology is beneficial for megahertz driving of gallium nitride (GaN) power transistors with effective reductions of switching loss, electromagnetic emission interference (EMI) noise, and ripple-free DC input current. Mode-transitional power stages are described in detail, following that the high step-up principle is revealed by means of frequency-domain analysis. The essential performances of the proposed circuit topology are demonstrated by simulation and experiment of 1.8 MHz-120W prototype whereby effectiveness of the snubberless and multi-resonant topology are verified from the practical point of view.     

P-type non-isolated boost DC-DC converter with high voltage gain and extensibility for DC microgrid applications

In this paper, the concept of converter design, using the least number of elements and achieving high voltage gain at the low duty cycle, is proposed for the microgrids. One of the important issues in the microgrids is boosting the low voltage output of sources to the utility voltage level. Therefore, the step-up DC-DC converters are widely used in these systems to attain the utility voltage. The benchmarking of the converters mainly in terms of the voltage gain, efficiency, the number of active and passive components, stresses on semiconductors, and simplicity is considered. In this paper, a new extendable non-isolated boost DC-DC converter is presented. Comparing the conventional boost converter, the basic structure of the proposed converter has a high voltage gain and reduced stress on the switch. To increase the voltage gain, the basic structure of the proposed converter can be easily extended. The modulation technique employed is high-frequency pulse-width modulation (PWM). The detailed analysis of the proposed converter in continuous current mode (CCM) and discontinuous current mode (DCM) is presented. The relations between currents and voltages and the voltage gain in CCM and DCM are obtained. Experimental results are carried out to verify theoretical concepts by using the hardware prototype.