本文關(guān)鍵詞：新型非隔離高升壓比直流變換器的研究與設(shè)計　出處：《山東大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：近年來,為解決能源問題,光伏發(fā)電已成為世界各國普遍發(fā)展和重點關(guān)注的戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)。然而光伏電池板輸出電壓較低,因此需要通過高升壓比直流變換器實現(xiàn)升壓,以滿足逆變器對直流電壓等級的要求。本文就一種新型非隔離高升壓比直流變換器展開研究。本文第一章回顧了高升壓直流變換器的研究現(xiàn)狀,簡單介紹隔離型高升壓比直流變換器的原理及研究現(xiàn)狀,對非隔離型高升壓比直流變換器進行歸類并分析;然后介紹軟開關(guān)技術(shù)的研究現(xiàn)狀,分析各種軟開關(guān)技術(shù)的優(yōu)缺點。第二章首先介紹基于Boost/Buck-Boost衍生的高升壓比直流變換器的形成過程,分析得到其穩(wěn)態(tài)數(shù)學(xué)模型,得出其升壓比是Boost變換器的兩倍;然后采用等效電路法分析發(fā)現(xiàn)其工作過程中存在尖峰電流,影響系統(tǒng)正常運行,提出與輸出二極管串聯(lián)輸出電感抑制尖峰電流,構(gòu)成新型高升壓比直流變換器;最后通過實驗驗證所提的方法抑制尖峰電流效果良好。第三章首先對比三種直流變換器控制模式優(yōu)缺點,確定采用峰值電流模式控制新型高升壓比直流變換器;然后以滿足單塊光伏電池板功率要求的200W樣機為例,設(shè)計主電路無源器件參數(shù),確定穩(wěn)態(tài)工作點,求得系統(tǒng)頻率響應(yīng)曲線;在此基礎(chǔ)上設(shè)計電壓控制器,確保變換器能夠在全輸入范圍內(nèi)能夠正常工作,且具有強魯棒性;最后通過實驗進行驗證。第四章討論了高升壓比直流變換器的高頻軟開關(guān)運行問題,擬采用GaN HEMT作為系統(tǒng)主功率開關(guān)器件,實現(xiàn)變換器高頻運行,提高功率密度。首先介紹GaN HEMT的分類及各類別的特性,確定采用級聯(lián)型GaN HEMT作為主功率開關(guān)器件,則必須使其工作在零電壓開通狀態(tài);然后在新型高升壓比直流變換器的基礎(chǔ)上添加輔助電路形成零轉(zhuǎn)換(Zero Votage Transition,ZVT)軟開關(guān)高升壓比直流變換器,詳細分析其工作原理,設(shè)計控制器實現(xiàn)ZVT高升壓比直流變換器正常運行。第五章首先介紹新型高升壓比直流變換器樣機搭建工作和其中的關(guān)鍵問題,包括器件選型、電路設(shè)計、PCB繪制;對樣機實物進行介紹,給出調(diào)試過程中一些關(guān)鍵波形;最后介紹了 ZVT高升壓比直流變換器的控制方案、電路及樣機設(shè)計工作。
[Abstract]:In recent years, in order to solve the problem of energy, photovoltaic power generation has become a strategic industry in the world. However, the output voltage of photovoltaic panels is relatively low. Therefore, it is necessary to achieve boost by high boost ratio DC / DC converter. In order to meet the requirements of inverter for DC voltage level, this paper studies a new type of unisolated high boost ratio DC / DC converter. Chapter 1 reviews the research status of high boost DC / DC converter. This paper briefly introduces the principle and research status of isolated high boost ratio DC / DC converter, classifies and analyzes the non isolated high boost ratio DC / DC converter. Then the research status of soft switch technology is introduced. The advantages and disadvantages of various soft switching technologies are analyzed. In chapter 2, the formation process of high boost ratio DC / DC converter derived from Boost/Buck-Boost is introduced, and its steady state mathematical model is obtained. The boost ratio is twice as high as that of Boost converter. Then using the equivalent circuit method, it is found that the peak current exists in the working process, which affects the normal operation of the system. A new type of high boost ratio DC / DC converter is constructed by using series output inductors with output diodes to suppress the peak current. Finally, the experimental results show that the proposed method is effective in restraining peak current. In chapter 3, the advantages and disadvantages of the three control modes are compared, and the peak current mode is adopted to control the new type of high boost ratio DC / DC converter. Then, taking the 200W prototype which meets the power requirement of a single photovoltaic panel as an example, the passive device parameters of the main circuit are designed, the steady-state operating point is determined, and the frequency response curve of the system is obtained. On this basis, voltage controller is designed to ensure that the converter can work normally in the full input range and has strong robustness. In chapter 4th, the high frequency soft switching operation of high voltage ratio DC converter is discussed, and GaN HEMT is used as the main power switch device to realize the high frequency operation of the converter. Firstly, the classification and other characteristics of GaN HEMT are introduced, and cascaded GaN HEMT is selected as the main power switch device. Then it must work in the state of zero voltage turn-on; Then, on the basis of the new high boost ratio DC / DC converter, an auxiliary circuit is added to form a soft switching soft switching high boost ratio DC / DC converter. The working principle of the converter is analyzed in detail and the controller is designed to realize the normal operation of the ZVT high boost ratio DC / DC converter. Chapter 5th first introduces the construction of a new type of high boost ratio DC / DC converter and the key problems in it. Including device selection, circuit design, PCB drawing; The object of the prototype is introduced, and some key waveforms in the debugging process are given. Finally, the control scheme, circuit and prototype design of ZVT high boost ratio DC / DC converter are introduced.
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TM46

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本文編號：1403774