高效率高增益DC-DC變換器的研究.pdf

1、人類在使用化石能源的同時(shí)，不可避免的對(duì)地球的環(huán)境和生態(tài)系統(tǒng)造成了巨大破壞。近年來，新能源的開發(fā)與利用越來越受到各國(guó)政府的重視，同時(shí)也得到了眾多專家學(xué)者的關(guān)注。光伏發(fā)電由于其安全、清潔、綠色環(huán)保等特性近年來得到了較多的應(yīng)用和快速發(fā)展，但單個(gè)光伏發(fā)電模塊的輸出電壓較低，與并網(wǎng)逆變器所需直流電壓通常相差數(shù)十倍，傳統(tǒng)boost升壓變換器難以滿足其升壓要求。而多個(gè)光伏發(fā)電模塊串聯(lián)運(yùn)行又存在可靠性差、發(fā)電效率相互影響等問題。因此，研究具有高增益升壓

2、能力的新型DC/DC變換器對(duì)實(shí)現(xiàn)光伏發(fā)電系統(tǒng)高效率并網(wǎng)具有重要意義，這也成為當(dāng)前學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的一個(gè)研究熱點(diǎn)。論文在總結(jié)現(xiàn)有適用于高升壓變換場(chǎng)合變換器拓?fù)涞幕A(chǔ)上，提出了一種新型非隔離型高增益DC/DC變換器，并在此基礎(chǔ)之上，提出了一種無(wú)源無(wú)損零電壓關(guān)斷輔助電路，理論分析和仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明所提變換器具有輸入輸出增益高、效率高、開關(guān)器件電壓應(yīng)力低等特點(diǎn)。本文主要研究?jī)?nèi)容如下：
　　首先，介紹了論文的研究背景及意義，分別列述了目前非隔

3、離型高增益DC/DC變換器和高效率DC/DC變換器的研究現(xiàn)狀，并對(duì)所提出的變換器的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了分析比較，歸納總結(jié)出論文的主要研究?jī)?nèi)容。
　　其次，分析了所提出非隔離型高增益DC/DC變換器的工作原理，推導(dǎo)了變換器的輸入輸出電壓增益，開關(guān)管、二極管電壓及電流應(yīng)力等穩(wěn)態(tài)性能參數(shù)，最后，在所提變換器基礎(chǔ)上，引入VMC(Voltage Multiplier Cell)電壓倍增單元，對(duì)原有變換器進(jìn)行了拓展，使其由特殊推廣到一般化。在高增益應(yīng)

4、用場(chǎng)合，也可以通過調(diào)節(jié)VMC電壓倍增單元的數(shù)目來實(shí)現(xiàn)輸入輸出電壓增益的調(diào)節(jié)。
　　再次，詳細(xì)介紹了非隔離高升壓DC/DC變換器的設(shè)計(jì)過程，并進(jìn)行了仿真和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。首先對(duì)非隔離高升壓DC/DC變換器的主要參數(shù)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，包括電感的設(shè)計(jì)、開關(guān)管的選擇、二極管的選型以及電容的選擇；然后對(duì)硬件電路部分進(jìn)行了設(shè)計(jì)；最后根據(jù)上述結(jié)果分別進(jìn)行了仿真和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，并將其兩種結(jié)果與理論分析的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，充分驗(yàn)證了上述變換器理論分析的正確性。

5、r>　　然后，利用狀態(tài)空間平均法對(duì)所提出的變換器進(jìn)行建模，首先得出電感和電容在每個(gè)工作狀態(tài)的等效方程，然后在一個(gè)開關(guān)周期內(nèi)對(duì)四組方程進(jìn)行平均化，進(jìn)而得出等效平均模型，然后根據(jù)等效平均方程推導(dǎo)出等效小信號(hào)交流模型，進(jìn)而推導(dǎo)出變換器的傳遞函數(shù)，進(jìn)行控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，最后通過仿真來驗(yàn)證控制系統(tǒng)的可行性和有效性。
　　最后，在所提變換器基礎(chǔ)上，提出了一種無(wú)源無(wú)損零電壓關(guān)斷輔助電路，輔助電路僅包含兩個(gè)二極管和一個(gè)鉗位電容，即可有效降低變換器的開