基于開關(guān)-耦合電感的高增益升壓變換器研究.pdf

1、全球性能源危機(jī)及生態(tài)環(huán)境問題促使太陽能、地?zé)崮?、風(fēng)能等清潔無污染可再生能源迅速發(fā)展。以光伏發(fā)電為主的太陽能研究成為業(yè)界關(guān)注的焦點(diǎn)，光伏發(fā)電系統(tǒng)中如何將較低的光伏電池電壓轉(zhuǎn)換為較高的并網(wǎng)逆變器母線電壓，成為電力電子學(xué)科的重要研究方向之一。本文論述了傳統(tǒng)升壓變換器以及其衍生的幾種高增益升壓變換器的優(yōu)缺點(diǎn)，提出了一種基于開關(guān)-耦合電感的高增益升壓變換器(High Step-up Boost Converter with Switch-Coup

2、led Inductor——SCIHSBC)。
　　與傳統(tǒng)升壓變換器相比，本文所提高增益升壓變換器通過增加耦合電感模塊，實(shí)現(xiàn)了輸出電壓的雙自由度調(diào)節(jié)，提高了變換器的電壓增益。耦合電感模塊中采用雙勵磁電感結(jié)構(gòu)，兩個(gè)勵磁電感經(jīng)由三個(gè)二極管串并聯(lián)組合實(shí)現(xiàn)開關(guān)電感結(jié)構(gòu)，不僅提升了輸出電壓增益，而且有效緩解了耦合電感的電流應(yīng)力。增加箝位二極管，降低了漏感放電電壓尖峰和開關(guān)管的電壓應(yīng)力，箝位二極管將漏感能量轉(zhuǎn)移至輸出電容加以充分利用，提高了S

3、CIHSBC的轉(zhuǎn)換效率。
　　論文對已有幾種升壓變換器優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行對比分析，推導(dǎo)了SCIHSBC變換器的推衍過程。詳細(xì)分析了在電流連續(xù)工作模式下SCIHSBC的升壓機(jī)理、各部分電壓電流之間關(guān)系。由狀態(tài)空間平均法定量分析了SCIHSBC輸出電壓增益和效率的表達(dá)式，分析了寄生參數(shù)對SCIHSBC性能的影響，為SCIHSBC變換器的設(shè)計(jì)以及參數(shù)選型提供了理論參考依據(jù)。推導(dǎo)出SCIHSBC各部分輸入輸出信號的傳函，建立了考慮寄生參數(shù)影響的小

4、信號模型，，設(shè)計(jì)PID調(diào)節(jié)器實(shí)現(xiàn)SCIHSBC變換器閉環(huán)控制，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的動態(tài)調(diào)節(jié)。分析了SCIHSBC變換器中各部分電路的工作原理、方案設(shè)計(jì)及參數(shù)計(jì)算，并繪制了考慮信號完整性的印制電路板(PCB)。利用Saber仿真軟件對所提變換器的工作模式以及關(guān)鍵器件電壓電流進(jìn)行仿真，搭建200W實(shí)驗(yàn)樣機(jī)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。從仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明了所提變換器的正確性及可行性，即:通過增加開關(guān)電感模塊和耦合電感模塊可以實(shí)現(xiàn)DC-DC變換器高增益電壓輸出;耦合電