高效率高升壓增益二次型DC-DC變換器研究.pdf

1、隨著近年來能源和環(huán)境問題越發(fā)嚴(yán)重，新能源的開發(fā)和利用成為研究的熱點。光伏電池、燃料電池發(fā)電系統(tǒng)輸出電壓低、波動大，要求新能源系統(tǒng)中的DC-DC開關(guān)變換器具有高升壓增益、寬輸入特性。傳統(tǒng)二次型DC-DC變換器僅用單個開關(guān)管實現(xiàn)了變換器的級聯(lián)，具有較高的電壓增益，但是變換器功率全部經(jīng)過兩級傳遞，傳輸損耗大，效率較低。
　　本論文研究了由兩個基本DC-DC變換器整合、合并開關(guān)管而構(gòu)成的整合式二次型DC-DC變換器的功率流動類型。對不同功

2、率流動類型的效率分析表明，直接級聯(lián)變換器效率最低，降低級聯(lián)形式的能量傳遞可以減少冗余功率傳輸(Reduced RedundantPower Processing，R2P2)，提高變換器的效率。利用基本DC-DC開關(guān)變換器的相互組合，可以得到多種基于R2P2原理的整合式二次型DC-DC變換器，研究了基本DC-DC開關(guān)變換器的組合原則。以基于R2P2原理的二次型Boost變換器為例，分析了該變換器的整合過程及其工作于電感電流連續(xù)模式(Con

3、tinuous Conduction Mode，CCM)模式時的工作模態(tài)和穩(wěn)態(tài)特性。
　　在基于R2P2原理的二次型Boost變換器的基礎(chǔ)上，結(jié)合耦合電感技術(shù)，本論文提出一種基于耦合電感的R2P2二次型Boost高增益變換器，詳細(xì)分析了該變換器的工作原理和工作特性，給出了關(guān)鍵參數(shù)的設(shè)計要求。研究結(jié)果表明，通過合理設(shè)計耦合電感變比，該變換器無需極限占空比即可獲得較高的電壓增益。無源無損吸收電路回收了漏感能量，減小了開關(guān)管關(guān)斷時的電壓

4、尖峰，從而可以選擇低電壓等級的開關(guān)管，降低變換器的損耗和成本。搭建了仿真和實驗平臺，驗證了理論分析的正確性。
　　為解決基于R2P2原理的二次型Boost變換器開關(guān)管工作于硬開關(guān)模式、開關(guān)損耗大的問題，引入輔助網(wǎng)絡(luò)單元，提出了基于輔助網(wǎng)絡(luò)的軟開關(guān)R2P2二次型Boost高增益變換器。詳細(xì)分析了該變換器的工作原理和工作特性，研究了開關(guān)管零電壓導(dǎo)通(Zero-Voltage Switching，ZVS)的條件和變換器占空比丟失問題。研