高增益非隔離型Boost變換器拓?fù)浼捌溲苌椒ㄑ芯?/H1>
發(fā)布時(shí)間：2018-11-23 17:44
【摘要】：近年來,隨著全球變暖和一次性能源的逐漸枯竭,太陽能、風(fēng)能和燃料電池等綠色可再生能源的開發(fā)和利用在世界范圍內(nèi)備受矚目。然而,光伏電池和燃料電池等可再生能源的電力輸出通常是在較寬范圍內(nèi)變化的低直流電壓,因此需要具有高電壓增益的直流變換器將它們提升到較高的直流電壓以滿足并網(wǎng)發(fā)電或負(fù)載需求。另外,高增益直流變換器在HID、通信電源、電動(dòng)汽車、醫(yī)療設(shè)備等工業(yè)領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值。本文提出并研究了一系列高電壓增益直流-直流變換器,探索了電路的構(gòu)成機(jī)理及其衍生方法。全文主要內(nèi)容如下:本文首先分析了傳統(tǒng)Boost和抽頭/耦合電感Boost變換器(TI-Boost)內(nèi)在的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),研究了TI-Boost的升壓機(jī)理,在此基礎(chǔ)上提出了復(fù)合抽頭/耦合電感單元電路結(jié)構(gòu)。該單元結(jié)構(gòu)集成了多重功能:提高電壓增益;鉗位開關(guān)管的關(guān)斷電壓,降低功率器件的電壓應(yīng)力;可回收利用耦合電感的漏感能量等。進(jìn)一步構(gòu)造了復(fù)合開關(guān)抽頭/耦合電感Boost(CSTI-Boost)和復(fù)合電源抽頭/耦合電感Boost(CVTI-Boost)兩種高電壓增益直流變換器。在不需極限占空比的情況下,兩種變換器均能實(shí)現(xiàn)高增益、高效率直流電能變換。論文還提出并研究了一種平方型復(fù)合開關(guān)抽頭/耦合電感Boost變換器(Q-CSTI-Boost),該變換器可以實(shí)現(xiàn)更高的電壓增益且具有傳統(tǒng)Boost輸入電流連續(xù)的優(yōu)點(diǎn)。論文深入分析和總結(jié)了基于交流變壓器和二極管-電容預(yù)儲(chǔ)能升壓單元的倍壓整流電路(DCC-TR)工作機(jī)理,通過分析該結(jié)構(gòu)的共性,提煉了可實(shí)現(xiàn)升壓功能的三類二極管-電容升壓單元(DCC)結(jié)構(gòu)。通過分解基本Boost變換器拓?fù)?提出了融合二極管-電容升壓單元的高增益Boost變換器(DCC-Boost)拓?fù)涞臉?gòu)造方法。進(jìn)一步衍生了一系列基于二極管-電容升壓單元的單開關(guān)Boost變換器,推衍了融合DCC單元的輸入端交錯(cuò)并聯(lián)的兩開關(guān)高增益Boost變換器(IP-DCC-Boost),及輸入、輸出均交錯(cuò)串聯(lián)的Boost變換器(ISOS-DCC-Boost)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。對典型IP-DCC-Boost拓?fù)溥M(jìn)行了仿真和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,證明了理論分析的正確性。論文借助模塊組合的思想,提出了一種輸入并聯(lián)輸出串聯(lián)的高增益Boost變換器(IPOS Boost-Boost),分析了該變換器的工作原理及特性。通過交錯(cuò)控制,IPOS Boost-Boost的兩個(gè)電感電流在輸入端交錯(cuò)并聯(lián),減小了輸入電流紋波,輸出端的兩個(gè)電容交錯(cuò)串聯(lián)充放電,既提高了變換器的電壓增益,又能將開關(guān)管的電壓應(yīng)力降低一半,有助于提高變換器效率。論文還提出了輸入并聯(lián)輸出串聯(lián)的優(yōu)化組合式高增益Boost-Sepic變換器(IPOS Boost-Sepic),并引入耦合電感進(jìn)一步推衍出一系列高增益耦合電感IPOS CI-Boost-Sepic拓?fù)洹Ｔ诖嘶A(chǔ)上又將兩個(gè)開關(guān)管合二為一,演繹出一系列輸入端共享、輸出端串聯(lián)的單開關(guān)高增益ICOS CI-Boost-Sepic變換器拓?fù)洹Ｕ撐膶ζ渲械牡湫屯負(fù)涔ぷ髟砑疤匦赃M(jìn)行了理論分析及仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,研究結(jié)果表明該類變換器不但具有較高的電壓增益,而且開關(guān)管的電壓應(yīng)力低,同時(shí)還具有輸入電流連續(xù)的優(yōu)點(diǎn)。為了衍生基于雙耦合電感的輸入端交錯(cuò)并聯(lián)三態(tài)開關(guān)高增益Boost變換器(TSSC-DCI-Boost),根據(jù)耦合電感能夠提高電壓增益的機(jī)理,歸納和總結(jié)了利用雙耦合電感形成“注入電壓源”升壓單元的基本結(jié)構(gòu),分析了應(yīng)用雙耦合電感實(shí)現(xiàn)高增益TSSC-DCI-Boost需要遵循的基本約束條件。提出了在三態(tài)開關(guān)Boost變換器不同位置插入基于雙耦合電感的“注入電壓源”單元生成新型拓?fù)涞姆椒��；诖朔椒ǚ謩e構(gòu)造了高端疊加型、低端疊加型、混合疊加型、IVPS串聯(lián)增強(qiáng)型和IVS串聯(lián)增強(qiáng)型等5類非隔離型TSSC-DCI-Boost變換器拓?fù)洹Ｕ撐牡牡诹箩槍斎腚娏骷y波會(huì)對前級變換器或供電電源產(chǎn)生電磁干擾(EMI),甚至影響前級電源的發(fā)電效率或使用壽命的問題,提出一類基于耦合電感且具有低輸入電流紋波的單相高增益Boost變換器(RR-CI-Boost)。該類變換器既可以在合適占空比條件下,通過調(diào)整耦合電感的匝比進(jìn)一步提高其電壓增益,又能降低開關(guān)管的電壓應(yīng)力,同時(shí)可近似實(shí)現(xiàn)零輸入電流紋波,有效抑制了電路對輸入電源的電磁干擾。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TM46
【參考文獻(xiàn)】
相關(guān)期刊論文 前6條
1 陸治國;林賢貞;胡紅瓊;鄧文東;;零紋波輸入電流Buck-Boost變換器[J];低壓電器;2008年09期
2 張士宇;許建平;楊平;;新型單開關(guān)高增益Boost變換器研究[J];電工電能新技術(shù);2013年03期
3 劉邦銀;段善旭;康勇;;高能效直流模塊式光伏發(fā)電系統(tǒng)性能評估[J];太陽能學(xué)報(bào);2008年09期
4 張興;唐杰;;高頻無極燈獨(dú)立光伏照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J];太陽能學(xué)報(bào);2009年02期
5 周林泉,阮新波;一種新穎的ZCZVS PWM Boost全橋變換器[J];中國電機(jī)工程學(xué)報(bào);2003年11期
6 吳紅飛;古俊銀;張君君;邢巖;陳國呈;;高效率高增益Boost-Flyback直流變換器[J];中國電機(jī)工程學(xué)報(bào);2011年24期
相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條
1 趙一;耦合電感倍壓單元高增益變流器拓?fù)湫纬煞椒ㄑ芯縖D];浙江大學(xué);2012年
，
本文編號：2352274
本文鏈接：http://sikaile.net/kejilunwen/dianlilw/2352274.html
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TM46
【參考文獻(xiàn)】
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1 陸治國;林賢貞;胡紅瓊;鄧文東;;零紋波輸入電流Buck-Boost變換器[J];低壓電器;2008年09期
2 張士宇;許建平;楊平;;新型單開關(guān)高增益Boost變換器研究[J];電工電能新技術(shù);2013年03期
3 劉邦銀;段善旭;康勇;;高能效直流模塊式光伏發(fā)電系統(tǒng)性能評估[J];太陽能學(xué)報(bào);2008年09期
4 張興;唐杰;;高頻無極燈獨(dú)立光伏照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J];太陽能學(xué)報(bào);2009年02期
5 周林泉,阮新波;一種新穎的ZCZVS PWM Boost全橋變換器[J];中國電機(jī)工程學(xué)報(bào);2003年11期
6 吳紅飛;古俊銀;張君君;邢巖;陳國呈;;高效率高增益Boost-Flyback直流變換器[J];中國電機(jī)工程學(xué)報(bào);2011年24期
相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條
1 趙一;耦合電感倍壓單元高增益變流器拓?fù)湫纬煞椒ㄑ芯縖D];浙江大學(xué);2012年
，本文編號：2352274
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