經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生活水平提高顯著增加了能源消耗,化石能源面臨枯竭的危險(xiǎn),同時(shí)對環(huán)境污染問題關(guān)注程度的日益提高,使得太陽能光伏發(fā)電為代表的新能源發(fā)電技術(shù)吸引了越來越廣泛的關(guān)注。然而新能源發(fā)電普遍具有輸出電壓偏低的缺點(diǎn),很難滿足現(xiàn)在并網(wǎng)的需求和將來直流電網(wǎng)中的應(yīng)用。高增益DC/DC變換器已經(jīng)成為電力電子技術(shù)的研究熱點(diǎn)之一。在采用耦合電感構(gòu)造高增益變換器的基礎(chǔ)上,通過單周期控制技術(shù)來研制高性能的DC/DC變換器,論文主要工作如下:（1）基于耦合電感高增益DC/DC變換器構(gòu)造。通過將Boost變換器中的電感用耦合電感替換構(gòu)造了輸出電壓增益更大的變換器。進(jìn)而對變換器原理進(jìn)行分析,計(jì)算增益比、分析開關(guān)管電壓應(yīng)力等參數(shù),并使用PSIM軟件構(gòu)建的變換器進(jìn)行了仿真與分析。（2）高增益變換器主電路設(shè)計(jì)。對基于耦合電感高增益DC/DC變換器的主電路參數(shù)進(jìn)行了計(jì)算,重點(diǎn)計(jì)算了耦合電感參數(shù),設(shè)計(jì)了繞制方法并設(shè)計(jì)了RCD箝位網(wǎng)絡(luò),然后使用PSIM軟件對主電路進(jìn)行仿真,驗(yàn)證了設(shè)計(jì)的合理性。（3）高增益變換器控制回路設(shè)計(jì)。首先對高增益變換器輸出的單周期能控性進(jìn)行了證明;然后針對單周期控制啟動電壓過沖過大的問題,使用開關(guān)流圖... 

【文章來源】： 申文娟 西安石油大學(xué)

【文章頁數(shù)】：67 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

CPES提出的直流微電網(wǎng)結(jié)構(gòu)示意圖

12DNDVVMout+==11in（2-7）由圖2-5可知，當(dāng)N=0時(shí)，耦合電感高增益Boost變換器的電壓增益與傳統(tǒng)Boost變換器的電壓增益相同。而當(dāng)N>0的時(shí)，變換器的電壓增益M與匝比N以及占空比D都有關(guān)聯(lián)。當(dāng)占空比D不變時(shí)，隨著匝比N的變化，變換器的電壓增益M也隨之變化，且這兩者之間的變化呈現(xiàn)正相關(guān)的關(guān)系。而當(dāng)匝比N不變，占空比D變化的時(shí)候，變換器的電壓增益M也會呈現(xiàn)出同樣的變化規(guī)律。由此可見只要匝比N不為零，那么耦合電感高增益Boost變換器的電壓增益就比傳統(tǒng)Boost變換器的電壓增益高，而且從圖中可以看出，當(dāng)占空比D取某一區(qū)間的數(shù)值的時(shí)候，Boost變換器電路中功率開關(guān)管的開關(guān)損耗不僅得到了減小，而且與此同時(shí)變換器效率也有了明顯的提高[35-37]。圖2-5電壓增益M與占空比D和匝比N之間的關(guān)系接下來分析開關(guān)管S和輸出二極管D的電壓應(yīng)力VT和VD。當(dāng)S關(guān)斷時(shí)，根據(jù)KVL定律得：sinVVVVpout=（2-8）其中Vp、Vs分別為原邊和副邊繞組兩端電壓。pNVV=s（2-9）p+=VVVinT（2-10）將式（2-9）、式（2-10）代入式（2-8）中得：NNVVVout++=1inT（2-11）在S導(dǎo)通時(shí)，根據(jù)KVL定律得：

13pVV=in（2-12）pNVV=s（2-13）outsD+=VVV（2-14）將式（2-13）以及式（2-14）代入式（2-12）中得：outD+=VNVVin（2-15）2.3高增益變換器的仿真分析在2.2節(jié)中對基于耦合電感高增益Boost變換器的工作原理、工作狀態(tài)進(jìn)行了分析，為了驗(yàn)證上述對變換器理論分析的正確性，基于PSIM軟件搭建相應(yīng)的電路模型進(jìn)行仿真。將參考文獻(xiàn)[38]中傳統(tǒng)的普通電感用耦合電感代替，參考文獻(xiàn)[38]中變換器的主要元器件參數(shù)設(shè)計(jì)：輸入電壓12inV=V，輸出電壓36outV=V，開關(guān)頻率f=50kHz，占空比D=0.5，耦合電感匝比N=1，勵(lì)磁電感100mL=μH，輸出電容47outC=μF，負(fù)載電阻20loadR=Ω，對上述參數(shù)使用PSIM軟件構(gòu)建的變換器的模型圖如2-6所示。圖2-6耦合電感高增益Boost變換器模型圖2-7為輸出電壓Vout與紋波電壓波形，可以看出，輸出電壓穩(wěn)定在了36V，紋波電壓約為42mV，實(shí)現(xiàn)了由輸入電壓12V到輸出電壓36V的轉(zhuǎn)換功能，變換器增益為3，與式（2-7）的理論計(jì)算值一致。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]多單元二極管電容電感網(wǎng)絡(luò)高增益直流變換器統(tǒng)一模型研究[J]. 董卓,張巖,劉進(jìn)軍,李新穎,丁愷誠,王俊.  中國電機(jī)工程學(xué)報(bào). 2018(18)
[2]高增益DC-DC變換器在光伏系統(tǒng)中的應(yīng)用研究[J]. 房緒鵬,閆鵬,趙珂,于志學(xué).  現(xiàn)代電子技術(shù). 2018(03)
[3]一種零輸入電流紋波高增益DC-DC變換器[J]. 高偉,羅全明,張陽,呂星宇,周雒維.  電工技術(shù)學(xué)報(bào). 2018(02)
[4]基于二極管鉗位的新型高增益直流升壓變換器[J]. 陳庚,董秀成,李浩然,代莎,蔣林梟.  電力系統(tǒng)及其自動化學(xué)報(bào). 2017(09)
[5]基于耦合電感的新型高增益軟開關(guān)直流變換器[J]. 屈克慶,馮苗苗,趙晉斌.  電機(jī)與控制學(xué)報(bào). 2017(08)
[6]基于有源開關(guān)電感網(wǎng)絡(luò)和DCM單元組的DC-DC升壓變換器[J]. 侯世英,馮斌,顏文森,陳劍飛.  電機(jī)與控制學(xué)報(bào). 2017(07)
[7]基于開關(guān)電容的雙向DC-DC變換器及其單周期控制[J]. 陳磊,潘庭龍,沈艷霞,吳定會,紀(jì)志成.  系統(tǒng)仿真學(xué)報(bào). 2017(07)
[8]新型高增益開關(guān)電容直流升壓變換器[J]. 李楠,王萍,貝太周,薛利坤,亓才.  電力系統(tǒng)及其自動化學(xué)報(bào). 2017(06)
[9]一種單管雙電感高增益Boost變換器[J]. 吳貴洋,章家?guī)r,李永超,胡雪峰.  電力電子技術(shù). 2017(05)
[10]引入功率微分項(xiàng)下垂控制的微電網(wǎng)小信號穩(wěn)定性分析[J]. 陳昕,張昌華,黃琦.  電力系統(tǒng)自動化. 2017(03)

碩士論文
[1]直流微網(wǎng)優(yōu)化控制策略與能量管理研究[D]. 郝玉倩.河北科技大學(xué) 2018
[2]反激小功率DC-DC二次電源的優(yōu)化設(shè)計(jì)[D]. 劉帥剛.華中科技大學(xué) 2016
[3]低電壓應(yīng)力有源鉗位耦合電感型高增益DC/DC變換器研究[D]. 張陽.重慶大學(xué) 2015



本文編號：2956364