低電壓應力高增益直流—直流變換器的研究.pdf

1、隨著環(huán)境問題和能源危機的加劇,近年來新型清潔能源在世界范圍內得到了快速的發(fā)展。但由于如光伏電池、燃料電池等新型能源的輸出電壓相對較低,且不穩(wěn)定,存在較大的波動性。因此在其輸出端口通常需要一個具備升壓能力的變換器,一方面將較低的電壓升高到合適可用的電壓等級,另一方面將不穩(wěn)定的輸出電壓轉化為穩(wěn)定可靠的輸出。傳統(tǒng)的升壓型變換器已經(jīng)難以在這些輸入輸出電壓幅值相差較大的場合中勝任。
　　而如何在該類應用場合中,實現(xiàn)電能高增益、高效、可靠的轉

2、換不僅成為了一個學術上的研究熱點,同時對于促進新能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展也具有積極的意義。本文針對上述問題,提出在Boost變換器基本拓撲網(wǎng)絡中串入合適極性受控電壓源來提高原拓撲網(wǎng)絡輸入輸出增益的思路。研究內容主要包括:高增益拓撲組合構建及具體拓撲電路的實現(xiàn),變換器數(shù)學模型的建立及控制系統(tǒng)設計,所提增益電路在隔離型升壓變換器中的推廣應用以及在多電源供電場合下多路輸入變換器的拓撲推演。
　　首先,從傳統(tǒng)Boost變換器的三端口網(wǎng)絡出發(fā),根據(jù)所

3、提構建高增益拓撲網(wǎng)絡的思路,得到了一種2倍于傳統(tǒng)Boost變換器增益的拓撲電路。在此基礎之上利用拓撲推演的方法,將該電路推廣到具有n倍于傳統(tǒng)Boost變換器增益的一般情況。并總結提煉出CDM(Capacitor and Diode Multiplier,CDM)增益單元的概念。研究結果表明:所提新型變換器在實現(xiàn)高增益升壓、低電壓應力等預期目標之外,通過調節(jié)CDM單元的數(shù)量還可對增益比和器件的電壓應力進行調節(jié)。
　　其次,針對傳統(tǒng)隔

4、離型升壓變換器中器件電壓應力高及變壓器變比大等問題,從分析CDM單元的端口輸入輸出特性出發(fā),結合傳統(tǒng)隔離型升壓變換器拓撲組合,從理論上尋找出所提CDM單元應用于隔離型升壓變換器中的方向。從該思路出發(fā)將所提CDM單元與3種常見的隔離型升壓變換器相結合。有效的擴展了所提CDM增益單元的應用場合。同時文中還就隔離型升壓變換器中由變壓器漏感而引起的開關器件電壓應力過高的問題進行了相關研究。
　　針對大功率集中式光伏發(fā)電站中,或多種能源混合

5、發(fā)電系統(tǒng)中對多路輸入DC/DC變換器的需求。采用變換器拓撲結構推演的方法,從所構建的2倍于傳統(tǒng)Boost變換器增益的基本高增益DC/DC變換器拓撲電路出發(fā),提出了一種具備多路輸入能力的高增益DC/DC變換器拓撲電路,該電路除了繼承原變換器輸入輸出增益高、開關器件電壓應力低等優(yōu)點,還具備多路電源同時輸入的能力,且各路電流可控的特點,因此其較適合于多電源供電的應用場合。
　　最后,為驗證所提變換器的工作性能及原理性分析的有效性和正確性