新型开关-耦合电感二次型高增益Boost变换器

文章针对传统二次型Boost变换器升压能力有限,且开关管电压应力较大等问题,在原来的拓扑基础上变换了储能电容的位置,在保留传统二次型升压变换器优点的同时,使得储能电容的电压应力大幅度降低,减小了电容的体积和寄生电阻功率损耗;引入开关电感、耦合电感升压单元,增加变换器电压增益的同时,减小了开关管电压应力,实现了以较小的占...     

一种具有耦合电感结构的高增益组合Zeta变换器

为提升Zeta变换器的升压能力,采用拓扑组合和耦合倍压的方法,将Zeta变换器与二极管-电容倍压结构进行组合并引入耦合电感结构,提出一种具有耦合电感结构的高增益组合Zeta变换器,分析其工作原理,推导变换器电压增益表达式、器件的电压应力表达式.研究结果表明:该变换器具有较高的电压增益和较低的电压应力,共用结构中的电容-...     

耦合电感升压变换器开关管应力降低的研究

为了解决传统的升压电路拓扑因为受到寄生参数的影响而导致电压增益会受到极限占空比的限制,以及传统的耦合电感升压变换器由于漏感的存在而导致的开关管两端电压电流应力较大等一系列问题,在此提出一种新型的可用于光伏发电系统的、具有高增益和低电压电流应力的耦合电感升压变换器。该变换器在传统耦合电感升压变换器的基础上增加了由二极管、电感以及电容组成的无损吸收电路。由于耦合电感具有变压器效应,因此,相对于传统升压电路来说,耦合电感的这一特性,使电路中的电压增益有了较大的提高;由于电感具有抑制电流上升的作用,因此,开关管开通时,减轻了开关管的电流应力;在开关管S的两端并联由电感、电容以及二极管组成的无损吸收电路,有效吸收耦合电感升压变换器中的漏感能量,使得开关管两端的电压尖峰得到抑制,当开关管S彻底关断后,电容和电感通过副边绕组和输出二极管,将能量传递给负载,实现无损传输,进一步提升了电压增益。为了验证该新型耦合电感升压变换器的有效性,故在MATLAB/Simulink平台上搭建了该新型变换器和传统耦合电感升压变换器的仿真模型。通过对比2个模型的相应仿真波形,可以看出,相对于传统的耦合电感升压变换器,该新型变换器具有更高的电压增益,同时,开关管上的电压和电流应力也相对较小。     

应用于超级电容储能的开关准Z源双向DC/DC变换器研究

为了解决超级电容储能系统中超级电容升降压变换比较低以及输出电压波动较大的问题,同时在升压时提高充电速度,本文提出一种新颖的开关准Z源双向DC/DC变换器.该变换器添加了2个开关电容,升压过程中电压增益提升1/4,降压过程中降压系数减小1/5,并使开关管的电压应力降低1/5.论述了超级电容升压放电模式以及充电降压模式的工...     

基于耦合电感与倍压电容的高增益Boost变换器

针对目前新能源发电系统中的DC/DC升压变换器,普遍存在着输出电压低、开关管峰值电压大等缺点,提出了一种基于耦合电感与倍压电容高增益Boost变换器;该变换器引入耦合电感以及两个倍压电容提高了电压增益;所提结构有效吸收漏感能量,降低开关管电压应力和变换器的损耗,抑制开关管电压尖峰,实现开关管的零电流开通,并且利用耦合电...     

改进二次型Boost变换器的研究与分析

传统二次型Boost变换器具有较高的升压能力,但其开关器件的电压、电流应力较大,增加了电路的体积与成本。笔者在传统二次型Boost 变换器的基础上,结合高增益Boost 三端网络,提出改进二次型Boost变换器,并对其连续工作模式下的工作原理及各开关器件的电压、电流应力进行了分析。分析结果表明,改进二次型Boost 变换器不仅升压能力有所提升,而且在输出电压相同的情况下,开关器件的电压、电流应力有所降低。最后,通过仿真分析验证了该变换器的正确性和可行性。     

一种交错式新型多输入高增益Boost变换器

由于传统Boost电路只能对单一输入源实施变换,且有升压能力不足、开关器件电压应力高的缺陷,难以满足光伏发电系统前端发电单元模块多、电池输出电压低的实际需求。通过电路拓扑推演,以传统Boost电路为基底,运用交错式控制技术,提出了一种新型的可适用于光伏发电系统前端的多路输入高增益Boost变换器。基于该变换器电路,对2路输入的变换器开展了原理分析与性能分析,并将分析结果推广至多路输入,揭示了变换器提高电压增益、实现多路输入源变换的机理。为验证理论分析的正确性,搭建了一个3路输入的变换器电路实验系统,结果表明,较之传统Boost电路,所提变换器具有电压升压比高、开关器件电压应力低、可实现多输入联合供电的特点。     

高升压DC/DC变换器的研究

提出了一种高升压DC/DC(简称HS)变换器,它利用一种特殊的结构来实现升压,这种升压结构是由两个电感、一个电容和两个二极管构成.将这种特殊的升压结构和双开关升压直流变换器相结合,就构成了HS变换器,通过电感电容充放电来实现升压功能.另外,本文还提出了(Repeated HS,Re-HS)和(Generalized HS,G-HS)变换器.分析了HS变换器在CCM模式下的电压增益,并对其电压增益、开关应力以及电流尖波进行了深入研究,并与其他电路进行了比较,对比分析验证了HS变换器具有高电压增益、低电压应力和低电流尖波的特点.通过搭建HS变换器的实际电路,验证了所提拓扑的正确性.     

耦合电感式高增益Boost变换器分析研究

在新能源电动汽车、风力发电和光伏发电并网系统中,需要采用非隔离高增益直流变换器。传统Boost变换器的电压增益和效率受开关器件、电容和电感等影响,并且占空比不能大,电压增益较低。在传统Boost变换器的基础上,利用耦合电感的特性,将其应用在传统Boost变换器拓扑上,通过改变耦合电感匝比来提升电压。首先分析了耦合电感高增益直流变换器在考虑漏感和不考虑漏感情况下的工作原理以及性能分析,然后进行仿真分析,仿真结果验证了理论分析的正确性。     

交错并联准Z源直流变换器的研究

传统变换器由于拓扑本身结构限制,升压能力有限,需要将多级变换器串联来实现高升压,降低了工作效率及系统容错率.针对该缺点,提出一种交错并联准Z源DC-DC变换器,将交错并联应用于准Z源直流变换器中,集交错并联的扩容、降纹波优点和高电压增益优点于一身.详细研究了变换器的基本工作原理,分析了工作状态,并根据基尔霍夫电压及电流定律,推导了电压增益及器件应力.通过搭建一台38 W的实验样机,验证新型拓扑理论分析的正确性和可行性,结果表明,该变换器在实现高电压增益的同时,极大地减小了电流纹波及电容容值和体积.     

新型高增益Boost变换器设计

针对传统Boost变换器升压能力不足的问题,设计了一种新型交错并联Boost变换器。它是在传统Boost变换器的基础上,结合电容充放电的工作特性与交错并联结构输出纹波小、电路结构简单的特点,提出的一种新型高增益Boost变换器。分析了该变换器的工作原理,利用仿真软件Saber进行了仿真分析。结果表明,设计的新型高增益Boost变换器具有高增益、低纹波、效率高、体积小等优点,验证了理论分析的正确性。     

一种新型高增益升压变换电路

为了将低压直流电源转换为所需的高压电源,提出了一种带耦合电感的新型高增益升压变换电路。将传统电感替换为耦合电感,且在开关管两边并联了由二极管和电容组成的升压模块,减小了开关管的电压应力和电流应力,提高了电压增益。在MATLAB中搭建了该新型升压变换电路的仿真模型。仿真结果表明:该新型升压变换电路具有更高的电压增益,且开关管的电压电流应力较小。     

宽占空比交错控制的三绕组耦合电感DC/DC变换器

文章提出了一种新型交错连接三绕组耦合电感高增益DC/DC变换器。该变换器中,首先每个耦合电感的第二绕组分别与一个电容相串联构成准倍压单元,再与其原边绕组和主开关管S共同形成一相升压电路;其次每个耦合电感的第三绕组与该相开关管的钳位电容一起为另一相的准倍压单元进行充电,从而将两相电路进行交叉耦合;然后将耦合电感的原边进行交错并联。上述结构有以下优点:该变换器可以工作在较宽的占空比变化范围(0D1);每相电压和电流具有自动均分的功能;既能提高变换器的电压增益,又能降低功率器件的电压应力,同时具有灵活的高增益调整能力。笔者详细分析了所提变换器的工作原理,最后给出了实验结果以验证理论分析的正确性。     

三相交错式大变比双向DC/DC变换器研究

针对传统双向DC/DC变换器变压比较小的问题,采用三相交错式拓扑结构,使变换器具有大变压比,可以实现Boost和Buck两种工作模式.在Boost模式的输入端将三个输入电感并联来减小电流纹波,输出端将三个分压电容串联来提升电压比;在Buck模式的输入端用分压电容串联的结构来提升降压比,输出端采用电感交错并联的结构来降低电流纹波.仿真结果表明,开关管的电压应力在这两种模式下均得到了降低.优化双向DC/DC变换器输入、输出端拓扑结构,可显著提高其变压比,降低开关管的电压应力.     

一种新型零电压零电流PWM DC/DC全桥变换器的研制

利用耦合输出电感进行次级箝位移相控制;采用了无损耗元件及有源开关的简单辅助电路;副边整流二极管的电压应力和传统的硬开关电路一样小;轻载时箝位电容的充、放电电流能根据负载情况自动调整,可保证在很宽的负载范围内变换器都有高效率;辅助回路二极管Dc可以实现软关断,因而反向恢复影响小;本变换器不存在原边环流,因而可以提高变换效率。文中分析了该新型拓扑的工作原理,提出了参数设计依据,进而推导了变换器各种状态时的参数计算方程;采用此方案成功研制了48V／20A软开关电源,进行了参数设计,并给出了其仿真和试验结果。试验结果表明该变换器在1／3负载以上时效率可以高迭92％以上。     

四电平浮动交错Boost DC/DC变换器研究

提出一种高升压比浮动交错四电平DC/DC变换器(Four-level Floating-output Interleaved-input Boost DC/DC Converter, FL-FIBC).该变换器不仅可以实现高升压比，显著减小变换器输入电流纹波，而且开关管承受的电压应力仅为输入电压和输出电压之和的1/6,对其拓扑结构及其工作原理进行分析研究，针对非交错导通方式下输出电压纹波大的特点，提出交错导通方式.通过在MATLAB仿真中搭建仿真，验证了所设计控制器的有效性.     

一种带输出谐振倍压的双电感隔离型Boost变换器

传统的燃料电池发电系统用DC/DC变换器拓扑主要是隔离型Boost变换器,其效率、增益和输入电流纹波都有一定瓶颈.为此,提出了一种新颖的带输出谐振倍压的双电感隔离型Boost变换器,变换器的输入侧采用双电感结构,输出侧采用谐振倍压结构实现了整流二极管的零电流关断.相比于传统的隔离型Boost变换器,所提出的拓扑的具有更小的输入电流纹波,同时变换器增益提高了1倍.给出了变换器的工作原理波形并进行了详细的模态分析,在此基础上完成了变换器的增益特性和输入电流纹波分析并给出了一种可行的变换器设计方法.最后研制了1台500 W的样机,满载效率为96.5%,样机实验结果验证了所提出拓扑的可行性和高效率功率变换的优点.     

ZV-ZCS DC/DC移相全桥变换器拓扑与设计

为解决传统DC/DC移相全桥变换器轻载零电压开通(Zero-Voltage Switching,ZVS)性能丢失与副边侧二极管严重的反向恢复问题,本文通过将传统DC/DC移相全桥变换器副边侧的滤波电感前移至原边侧,实现重载下原边侧全部开关管的ZVS特性,轻载下滞后桥臂开关管的零电流开通与关断(Zero-Current Switching,ZCS)特性.该拓扑可实现副边二极管的电流在重载下自然过零,轻载下进入电流断续模式(Discontinuous Conduction Mode,DCM),有效削弱二极管反向恢复问题.通过对该拓扑电流连续模式(Continuous Conduction Mode,CCM)与DCM模式进行详细分述,阐明ZV-ZCS特性的实现机理,通过建立该拓扑不同模式下的增益方程,推导关键参数的设计法则,最后通过PSIM仿真与2 kW的实验样机验证了该拓扑的性能与理论分析的正确性.     

新型多输入升压变换器的交错控制研究

在基于开关电容网络的多输入升压变换器中,由于其开关管必须同时导通、同时关断,因此很难实现对各输入源的独立控制.基于此,对开关电容网络的结构进行改变,并采用交错控制策略进行研究.首先对基于交错控制的双输入升压变换器的工作原理及性能进行了分析,然后通过拓扑推演得到了n路输入的高升压变换器.最后,进行了仿真和实验研究,实验结果表明:该变换器不仅具有较大的电压增益,而且允许所有开关管不同时导通、不同时关断,并且占空比不完全一致,实现了各输入源的独立控制,在新能源利用方面具有一定的优势.     

基于耦合电感低输入电流纹波高增益DC/DC变换器

针对如何提高增益和变换效率,并降低耦合电感型变换器的输入电流纹波问题,提出一种基于耦合电感 低输入电流纹波高增益DC/DC 变换器。通过引入无源零波纹电路,降低输入电流纹波,从而减小输入电流应 力; 同时,通过合理设计耦合电感变比,可实现变换器的高增益特性。通过理论分析和仿真实验结果表明, 该变换器的输入电流纹波大幅降低,并且所有开关管均实现了软开关,大大降低了开关损耗。同时,该变换器 各器件电压应力均远低于输出电压,有利于采用低耐压元件以降低导通损耗,提高变换器的性能。