新型单开关高增益Boost变换器研究

提出了一种基于电压举升技术(voltage-lift-technique)的新型单开关高增益Boost变换器,不但拓宽了Boost变换器输入电压范围,而且降低了开关管的电压应力,适用于输入电压变化范围较宽的应用场合.与二次型Boost变换器相比,该新型Boost变换器的开关管电压应力低,便于选取导通电阻较小的功率开关管,从而减小开关管的导通损耗,提高变换器的效率.本文分析了该新型高增益Boost变换器的工作原理,研究了电路参数对其稳态工作特性的影响.最后通过仿真及实验验证了理论分析的正确性.     

三电感单管高增益Boost变换器

燃料电池、光伏电池、蓄电池等可再生能源电池模块的电压较低,变化范围较宽,且工作效率和寿命与其输出电流纹波大小有关,因此需要接口变换器具有极强的升压能力且输入电流连续,才能满足前级的电流纹波和后级负载设备的供电电压等性能要求。针对现有非隔离型高增益变换器普遍存在的升压能力不足的问题,提出了一种结合了二次型、开关电感和电荷泵升压技术的三电感单管高增益Boost变换器,并通过一台200W/50kHz的原理样机进行了实验验证。实验结果表明,所提变换器的电压增益为2/(1-D)2,远高于现有方案,且具有输入电流连续,输入、输出端共地,器件数量少,控制简单等优点。     

基于CD模块的高增益Boost变换器

针对现阶段直流升压变换器电压增益不高、开关管电压应力较大、整体能量转换效率低的特点,提出了一种基于CD模块的高增益Boost变换器。该变换器采用较低的占空比即可实现高增益,且规避了开关管电压应力过大的问题。详细分析了囊括该变换器各种工作模态的工作原理,并就其电压增益、开关管和二极管的电压应力等性能参数进行了严谨的公式推导,并和其他升压变换器进行了详尽的性能对比。最终通过搭建一台额定功率为200 W的实验样机证实所做理论分析的正确性。     

基于拓扑组合的高增益Boost变换器

提出一种基于拓扑组合的高增益Boost变换器,对其工作原理和性能特点进行了详细分析,并进行了实验研究,结果表明该变换器在开关占空比D>0.5时具有如下特点:①电压增益为基本Boost变换器的两倍;②变换器中两Boost变换单元可实现自动均流,与交错并联Boost变换器相比,不需均流控制,控制电路简单;③有源开关的电压应力为输出电压的一半,即为基本Boost变换器有源开关电压应力的一半。     

新型级联型磁集成开关电感高增益Boost变换器

为了提高传统级联Boost变换器的电压增益、减小支路电感电流纹波,减弱开关管电压应力、减小变换器的体积,本文将磁集成技术、开关电感和储能电容应用到级联Boost变换器中,提出了新型级联型磁集成开关电感高增益Boost变换器。通过引用两个开关电感和储能电容可以使本文提出的变换器的电压增益提高为传统级联Boost变换器的4倍。利用磁集成技术合理设计出耦合电感系数不仅可以有效减小变换器电感支路的电流纹波与开关器件的电压应力,同时还提高了系统暂态响应速度,减小了变换器的体积重量,从而提高变换器的电气性能。仿真和实验结果验证了理论分析的正确性。     

输入串联输出串联高增益Boost变换器

提出一种新颖的输入串联输出串联高增益Boost变换器,对其工作原理和性能特点进行详细分析。该拓扑是由两个完全一致的高增益子拓扑经过输入端串联输出端串联构成的。由于升压储能电容Cf1、Cf2的存在,使得新拓扑不仅具有较高的电压增益,而且当占空比大于或等于0.5时,还实现了电感电流的自动均流。与传统两相交错并联Boost变换器相比,新拓扑的双串联结构使得电感电流纹波、输入电流纹波、开关器件的电压应力得到降低。因此,新拓扑非常适合应用于低压输入、高压输出的场合(如燃料电池并网发电系统)。最后,通过实验验证了理论分析的正确性。     

三电感开关电容高增益Boost变换器

锂电池、光伏电池、燃料电池等新型储能器件的发展,对直流变换器的纹波和增益性能有了更高的要求。为此提出了一种结合三电感与开关电容的高增益Boost变换器拓扑组合,该拓扑结构基于三电感单管高增益Boost变换器,通过在后侧增加开关电容网络,可保证单管在相同占空比条件下实现更高的电压增益,并通过理论分析和仿真实验进行了验证。     

一种高增益Boost变换器的研究与分析

针对传统Boost变换器升压能力不足的缺点,在传统Boost变换器的基础上结合电感串并联充放电的工作特性,提出一种高增益Boost变换器。对其在连续工作模式和断续工作模式下的工作原理和性能特点分别进行了分析,并建立了小信号模型,分析其稳定性。分析结果表明该变换器拓扑能实现较大的电压增益,且输入电流连续、电源电压利用率高、输出电压稳定,连续工作模式和断续工作模式之间的转换主要取决于电感值的大小。最后,通过仿真分析和试验研究验证了该变换器的正确性和可行性。     

基于CDM升压单元的高增益Boost变换器

提出了一种具有n(n≥2)倍传统Boost变换器电压增益的高升压Boost变换器,该变换器由2个基本的Boost单元和n-1个由电容、二极管组成的CDM升压单元构成,2个有源开关采用交错控制。该变换器可实现n倍增益变换,避免了在高升压应用场合出现极大占空比;由于采用交错控制,输入电流纹波频率是开关频率的2倍,纹波峰峰值得到降低,因此可减小输入滤波器的体积;有源开关及二极管的电流应力低,因此可选择低耐压的器件以进一步提高变换效率;2个Boost单元能实现自动均流,不需任何有源均流控制。首先对变换器的拓扑推演过程进行了详细阐述,然后以4倍增益高升压Boost变换器为例分析了该类变换器的工作原理及性能特点,最后搭建了一台额定输出功率为300W的实验样机,实验结果验证了理论分析的正确性。     

一种单管双电感高增益Boost变换器

针对太阳能光伏、燃料电池等可再生能源并网发电系统中电池输出电压低的问题,提出了一种具备高升压能力的非隔离型单开关管Boost变换器,该变换器利用电感和电容并联充电、串联放电的特性,提高了输出电压增益。详细分析了该交换器在3种不同电感条件下的工作原理和稳态特性,并通过实验样机验证了理论分析的正确性。     

一种新型开关电感、开关电容的高增益Boost变换器

为提高DC-DC工作增益,提出一种基于开关电感/电容的新型高增益Boost变换器。该新型变换器综合了开关电感和开关电容的优点,降低功率元件的电压应力,实现对导通电阻较小的功率元件的选择,减小功率元件的导通损耗,使得变换器能应用于增益较大、元器件电压应力较小的场合。基于开关电感/电容的新型高增益Boost变换器的工作原理进行理论分析,并设计制造了一台原理样机。通过和实验验证了理论分析的正确性。     

耦合电感二次型高增益Boost变换器

为解决二次型Boost变换器功率器件电压应力大以及耦合电感Boost变换器开关管电压尖峰高的问题,结合二次型Boost变换器和耦合电感Boost变换器的特点,提出一种耦合电感二次型高增益Boost变换器.该变换器能够吸收漏感能量,抑制开关管两端的电压尖峰,且能将漏感能量向负载传递,提高了变换器的工作效率;通过引入桥式倍...     

耦合电感型高增益Boost变换器拓扑分析

耦合电感型高增益Boost变换器在光伏、燃料电池等新能源并网系统中得到广泛重视,但鲜有文献阐述其拓扑构建思路及方法。为此,以基本耦合电感型Boost变换器为出发点,分析了其优点和不足;然后围绕如何抑制开关管电压尖峰、如何降低输出二极管电压应力、如何进一步提高电压增益,系统分析并推导了有源钳位、带整流单元、多绕组以及带倍压单元等四类改进的耦合电感型Boost变换器,明确了它们之间的内在联系及各自的性能特点;最后根据分析结果,选择一种带倍压单元的层叠型高增益Boost变换器进行实验研究,搭建了250W的实验样机,实测最大效率为97%。     

一种改进型交错并联高增益Boost变换器

传统Boost变换器存在电压增益低、开关器件电压应力高和电感电流纹波大等问题,为了解决这些问题,设计一种具有开关电容/电感的改进型交错并联高增益Boost变换器。该变换器用两个开关电容/电感分别代替储能电感L_1、L_2,并对开关电感进行耦合集成;再加入一个电容C_3,既可提高电压增益又能降低开关管电压应力;分析了变换器的工作原理,推导了电压增益公式;分析了开关管电压应力和电感电流纹波,给出了耦合电感设计方案。理论分析和实验表明该变换器具有以下优点:电压增益提高,尤其在占空比D0.5时,是传统Boost变换器的4倍;对电感的耦合集成不仅减小了磁件体积,降低磁元件损耗,而且使电感电流纹波减小近一半;开关管电压应力减小,在占空比D0.5时,开关管的电压应力是输出电压的一半。     

磁集成开关电感高增益级联Boost变换器

提出一种改进型具有开关电感单元的磁集成高增益级联Boost变换器,该级联变换器采用开关电感单元代替传统级联Boost变换器的储能电感并将电感进行耦合集成.改进后的变换器较传统Boost变换器的电压增益提高(1+D)2/(1-D)倍,较传统级联Boost变换器的电压增益提高(1+D)2倍,且电感电流纹波减小到其15％以下...     

磁集成开关电容高增益级联Boost变换器

为进一步改善基本级联Boost变换器的电压增益等关键性能,提出了一种磁集成开关电容高增益级联Boost变换器。该变换器利用拆分开关电容的两个倍压单元,使之与级联变换器的前级储能结构重新组合,同时将磁集成技术应用其中,一方面实现高电压增益,同时减小开关管的电压应力与电感电流纹波。分析变换器的各个工作模态,推导出性能参数,给出了磁集成设计方案,最后通过仿真和实验样机实验,验证了理论分析的正确性。     

基于耦合电感的高增益低电压应力Boost变换器

随着能源危机的不断严重,可再生能源越来越受到关注。鉴于可再生能源发电装置自身输出电压过低的缺陷,文章提出一种新型高增益Boost变换器。所提结构通过耦合电感及两个升压单元来实现输出电压的高增益。该变换器能有效吸收漏感能量,降低开关管电压应力和电压尖峰,从而可选取低导通电阻的开关器件,提升变换器效率和可靠性,并且该变换器通过利用漏感的能量可有效地抑制输出二极管的反向恢复问题。详细介绍变换器的工作原理和工作方式,分析变换器的稳态特性,并搭建100W的实验样机进行验证,验证的结果证明了所提结构的可行性,还通过仿真和实验给出不同负载下变换器的效率。     

三开关双Boost高增益DC/DC变换器研究

燃料电池、光伏发电及电动汽车高电压等级充电系统等应用场合需要高升压比DC/DC变换器,常见的非隔离DC/DC变换器的升压比较低,难以满足实际需求.针对这一问题,提出了一种三开关双Boost高增益DC/DC变换器的拓扑结构,具有结构简单、功率密度高的特点.在分析该变换器工作原理的基础上,利用状态空间平均法建立了变换器小信...     

交错并联磁集成开关电感高增益Boost变换器的研究

为了提高传统Boost变换器的电压增益和暂态响应速度,同时减小电感支路的电流纹波和变换器的体积重量,将磁集成技术、交错并联技术以及开关电感和储能电容应用到传统Boost变换器中,提出了交错并联磁集成开关电感高增益Boost变换器.其中通过引用开关电感和储能电容可以使所提变换器的电压增益提高到传统Boost变换器的2倍;...     

具有高增益、低输入电流纹波的Boost变换器研究

针对光伏、燃料电池等低压可再生能源发电系统,在传统Boost变换器基础上,利用耦合电感的原边替代基本Boost变换器中的独立电感,同时引入一个较小的辅助电感,提出一种单开关高增益、低输入电流纹波Boost变换器。耦合电感的使用,既增加了变换器的控制维度,又能在合适占空比条件下实现较高的电压增益;较小的输入电流纹波可以改善变换器对前端低压输入电源的电磁干扰;另外,该变换器中开关管的电压应力可以得到有效降低,有利于选取低电压等级、低导通电阻的高性能开关器件,以提高变换器的性能;详细分析了该变换器的工作原理及其稳态工作特性,并通过实验验证了理论分析的正确性与有效性。结果表明,所提变换器可以实现较高的电压增益和较小的输入电流纹波,具有实用价值。