基于有源開關(guān)電感網(wǎng)絡(luò)的非隔離型高增益直流升壓變換器研究.pdf

1、在當(dāng)前能源危機(jī)日益加劇和環(huán)境污染愈演愈烈的雙重壓力下，由太陽(yáng)能、風(fēng)能等清潔能源替代傳統(tǒng)化石能源的開發(fā)和電能替代化石能源的直接消費(fèi)是解決當(dāng)前問題的根本途徑。在實(shí)際應(yīng)用中由于光伏電池、燃料電池等單體發(fā)電單元的輸出電壓相對(duì)較低且具有一定隨機(jī)波動(dòng)性，系統(tǒng)中需要一種高增益、高效率的直流升壓變換器來(lái)實(shí)現(xiàn)直流電壓等級(jí)的提升以滿足后級(jí)逆變器輸入側(cè)的需求。除此之外，包括電動(dòng)汽車的動(dòng)力系統(tǒng)、不間斷電源和陰極射線管顯示器系統(tǒng)等諸多工業(yè)應(yīng)用場(chǎng)合均對(duì)高增益，高效

2、率的直流升壓變換器有著廣泛需求。而傳統(tǒng)Boost升壓變換器由于自身拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)限制在輸入輸出相差六倍及以上的場(chǎng)合中已難以勝任，基于此，本文針對(duì)有源開關(guān)電感網(wǎng)絡(luò)的高增益直流升壓變換器展開研究。
　　首先，論文對(duì)國(guó)內(nèi)外非隔離型直流升壓變換器的研究現(xiàn)狀進(jìn)行了詳細(xì)綜述，分析總結(jié)得出具備電壓增益高、開關(guān)器件電壓應(yīng)力小、能量轉(zhuǎn)換效率高和拓?fù)溲诱剐院玫忍攸c(diǎn)的直流升壓變換器將成為今后該類變換器研究方向的結(jié)論。
　　然后，論文對(duì)有源開關(guān)電感網(wǎng)絡(luò)的

3、構(gòu)建方法與升壓思路進(jìn)行了闡述，將有源開關(guān)電感網(wǎng)絡(luò)與傳統(tǒng) Boost變換器相結(jié)合得到研究學(xué)者已提出的一種基本有源開關(guān)電感升壓變換器拓?fù)?，分析了其在電感電流連續(xù)導(dǎo)電模式下的工作原理，并將其與傳統(tǒng)Boost變換器在電路特性方面進(jìn)行了分析對(duì)比和仿真驗(yàn)證。理論分析和電路仿真結(jié)果表明基本有源開關(guān)電感升壓變換器的電壓增益較傳統(tǒng) Boost變換器相比雖有小幅提升，但其輸出二極管的電壓應(yīng)力增大，系統(tǒng)損耗隨著增加。
　　其次，針對(duì)基本有源開關(guān)電感直流

4、變換器升壓能力依然有限且輸出二極管電壓應(yīng)力過大等不足，本文提出一種有源開關(guān)電感和開關(guān)電容的高增益升壓變換器，該拓?fù)淅糜性撮_關(guān)電感和開關(guān)電容單元的雙重升壓，能夠有效提升變換器的電壓增益并且減小開關(guān)器件的電壓應(yīng)力。詳細(xì)分析了連續(xù)導(dǎo)電模式和斷續(xù)導(dǎo)電模式下所提變換器的工作原理和電路特性，并對(duì)理論分析結(jié)果進(jìn)行了仿真驗(yàn)證，結(jié)果表明該變換器能夠正常工作且具備上述優(yōu)點(diǎn)?；谠撏?fù)涞慕Y(jié)構(gòu)拓展，本文又分別提出了多個(gè)開關(guān)電容單元串聯(lián)和并聯(lián)的多級(jí)升壓變換器拓

5、撲，從而進(jìn)一步提升了電壓增益，拓展了變換器的應(yīng)用范圍。
　　最后，針對(duì)第三章所提出的有源開關(guān)電感和開關(guān)電容升壓變換器在拓?fù)涠嗉?jí)拓展時(shí)存在元器件數(shù)量過多的缺點(diǎn)，本文在保留其原有優(yōu)勢(shì)的基礎(chǔ)上提出一種有源開關(guān)電感和DCM(Diode-capacitor multipliers)單元組的高增益升壓變換器拓?fù)?，分析了其具體的工作原理和電路特性，并與研究學(xué)者已提出的同類高增益升壓變換器在多項(xiàng)性能方面進(jìn)行了對(duì)比，結(jié)果表明所提拓?fù)渚哂幸欢▋?yōu)勢(shì)。同