一种低电压应力高升压比DC/DC变换器的研究

随着“碳中和”、“碳达峰”日益受到关注,可再生能源发电并网技术得到迅速发展。高升压比DC/DC变换器作为新能源发电技术中的关键环节,受到了广泛的研究与应用。在Buck-Boost与Boost变换器级联的基础上,引入改进的电压举升技术,通过二者的组合变形,设计出新型的低电压应力高升压比DC/DC变换器。通过对提出的变换器进行工作原理分析以及各器件的应力计算,并与传统的Boost变换器、Buck-Boost与Boost级联变换器、改进型电压举升Boost变换器的升压比、开关管应力以及电容应力比较,对比可得此变换器具有升压比高,开关管、二极管和电容电压应力低等优点。可有效提升变换器的功率密度,降低开关管及二极管功率损耗,提升效率。最后通过采用SiC器件搭建一台实验样机,验证了理论分析的正确性。

LCC谐振式高升压比超声波换能器驱动

针对传统换能器驱动电路带换能器负载和不带负载时压差过大的问题,提出了一种新的换能器驱动电源。在分析和推导补偿拓扑的基础上,使用LCC补偿网络的输出与负载无关特性和后级电路谐振匹配网络设计使带空载时阻抗角接近0°,实现高升压比和低压差。通过对一款40 kHz的换能器进行仿真和实验验证了方案的可行性,在高升压比的情况下,使换能器的压差降低至90 V,达到了减少压差的效果。

基于输入并联输出串联的高效高升压比DC-DC变换器

随着新型可再生能源的快速发展,对高效、高升压比DC-DC变换器的需求日益增加。传统两级级联式结构中,前后两级均需传递全部功率,不利于系统效率的提升。为此,该文提出一种基于输入并联输出串联(IPOS)连接的上下堆叠式高升压比直流变换器,系统的上部分变换器工作在直流变压器(DCX)状态,实现恒电压比传输,处理大部分功率,通过对谐振点处的参数优化实现效率提升;下部分变换器则起到系统闭环动态调压的作用,传输小部分功率。该文详细介绍所提出结构的工作原理、参数设计以及平面变压器的优化设计,并搭建24~32 V/400 V、额定功率200 W、开关频率1 MHz的实验样机验证了理论分析的正确性,所搭建样机峰值测试效率高达96.3%。

光伏发电系统中高升压比DC-DC变换器

光伏发电作为太阳能的重要应用方式正受到越来越广泛的关注,普遍采用前级DC-DC变换和后级逆变的结构。单相逆变器的输出电压通常为220 V(AC),这就要求前级DC-DC变换器具有很高的升压比。由于单级式DC-DC变换器难以满足要求,本文采用Boost变换器加ZVS全桥直流变压器的两级式结构。针对ZVS全桥直流变压器的不足,将LLC谐振网络应用于全桥直流变压器电路,提出了一种全桥LLC谐振直流变压器,从而实现整个负载范围内开关管的ZVS和整流二极管的ZCS。最后,分别制作了两台1 kW的原理样机进行实验验证,实验结果验证了理论分析的正确性。

高升压比DC-DC变换器的研究

随着电力需求的不断增长,高升压比DC-DC变换器的需求也不断增大。提出了一种新型的高升压比DC-DC变换器,该变换器基于两个围绕LC电路的全桥结构使其工作在增幅谐振状态,实现电容电压导数为正,以此来达到升压的目的,而不需要变压器的参与。详细介绍了该变换器的拓扑结构,分析了该变换器的工作原理,对该变换器建立了数学模型,并给出了变换器的设计步骤,最后在Matlab/Simulink平台上搭建了仿真模型。仿真结果表明:所提出的升压DC-DC变换器将4 kV升压到80 kV,升压比达20,因此具有很高的升压比。

一种光伏用高升压比高效率直流变换器

以光伏为代表的新能源发电日益受到重视。为提高光伏发电系统的可靠性与发电效率,两级式光伏并网发电系统的前级DC/DC变换器对升压比和效率提出了要求。首先对FIBC拓扑的工作原理、高升压性能、低电力电子器件应力等进行详细分析,与传统Boost电路的对比结果验证了FIBC的优越性;然后建立了Boost和FIBC电路的损耗模型,给出了额定工况下的损耗分布和效率,结果表明同电路参数下FIBC具有更高的效率;接着利用交错控制技术,对FIBC电感参数进行了优化,进一步提高变换器效率;最后给出Boost与FIBC和优化FIBC在不同工作电流下的效率曲线,结果表明优化后FIBC效率提高明显,比Boost更适合用于低压大功率光伏发电系统中。基于Matlab/Simulink平台的仿真结果表明,使用交错技术可以优化电感参数,直流母线输出电压能够稳定在400 V。

高升压比悬浮交错三电平DC/DC变换器研究

提出一种高升压比悬浮交错三电平DC/DC变换器。该变换器不仅可以实现高升压比,显著减小变换器输入电流纹波,而且开关管承受的电压应力仅为输入电压和输出电压之和的四分之一。首先对变换器工作模态进行分析,推导了变换器电压增益。然后分析了悬浮交错三电平DC/DC变换器飞跨电容电压控制原理,给出了一种飞跨电容均压闭环控制方案。最后通过实验验证了理论分析的正确性。

基于飞跨电感的高升压比级联式DC/DC变换器

高升压比DC/DC变换器在微电源并网、不间断电源以及车载电源等场合均有广泛应用,飞跨电感模块既具有升、降压能力,又可以实现能量双向流动。利用多个飞跨电感模块输入、输出端串、并联组成共正极、共负极和不共地3种不同结构的级联式高升压比DC/DC变换器,其均可在较合适的占空比下维持较低的电流应力,获得高电压增益。模块间采用载波移相调制可以减小模块输入侧电流纹波、变换器输出电压纹波和输出滤波电容容值。详细介绍了飞跨电感模块和DC/DC变换器的结构及工作原理,并以其中不共地变换器拓扑为例通过仿真和实验验证了其正确性。所提变换器具有电压增益便于调节、扩容方便和应用范围广等优点。

一种适用于燃料电池车的高升压比DC/DC变换器

基于传统的半桥LLC谐振变换器,提出一种适用于输入低压大电流、输出高电压小电流的高升压比DC/DC变换器。变换器初级采用输入倍流结构,次级采用倍压输出结构,相比于传统拓扑,谐振电容电流应力和输出电容电压应力均减小一半。同时变换器增益增加了一倍。详细分析了变换器的工作原理,给出一套可行的设计方法。并基于TMS320F28335实现了变换器的数字控制。最后研制了一台额定频率为200 kHz的500 W样机,满载效率为95.8%。

并联谐振型高升压比光伏并网系统

为了使光伏并网系统具有高升压比的同时具备高转换效率,提出了一种非隔离高效两级式并网系统。该系统前级采用电感电容(LC)并联谐振网络产生高电压增益,其开关器件实现了零电压开关(ZVS);后级为典型的单相全桥逆变电路经过LCL滤波后实现并网。阐述了两级式光伏并网系统的工作原理,设计了电路参数;搭建了两级式光伏并网系统仿真模型并基于设计参数进行了仿真验证。仿真实验结果表明,所提出的两极式谐振升压光伏并网系统技术方案切实可行,较之于传统技术方案,实现了非隔离式高升压比,提高了系统工作效率。

高升压比交错并联Boost电路的分析

文章分析了传统Boost电路在实际应用中存在的问题,提出了一种改进型的交错并联Boost电路。在电感电流连续模式下,根据占空比大于或小于0.5的情况,详细分析电路的工作过程,推导了稳态情况下输出输入电压关系式,最后通过仿真验证了理论分析的正确性。

一种新型高升压比DC-DC变换器

针对传统DC-DC变换器存在的输出电压增益不高、能量转换效率较低等问题,提出一种新型高升压比直流变换器。该变换器主电路拓扑结构由Boost电路和电荷泵倍压电路组成,具有相互独立的控制环节,与现有典型的高增益阻抗源DC-DC变换器相比,所提出的变换器可以在较低的输入电压下实现更高的升压增益,同时具有更高的转换效率。详细分析了变换器的工作原理,使用Simulink工具对升压方案进行仿真,验证了方案的可行性。实验结果表明:在5 V输入下,输出电压为380 V,输出纹波为0.82%,转换效率最高为80.6%,可用于驱动高工作电压传感器。

全直流海上风电场高升压比DC/DC变换技术综述

采用直流汇聚、直流传输的全直流海上风电场,可以避免使用笨重的工频交流变压器,在功率密度、建设成本、系统损耗等方面具有较大的优势,因此基于直流汇聚、直流传输的全直流海上风电是目前海上电能传输的研究热点。在全直流海上风电系统中,风机端口电压需进行高变比升压后才能远距离传输,所以高升压比DC/DC变换器是整个风能变换传输系统中的重要环节。首先从变比、容量、故障隔离等角度对适用于全直流海上风电的直流变换器进行需求分析。其次对各种直流变换器的拓扑实现进行总结分类,并指出各种拓扑的优缺点以及应用前景。最后对各种拓扑结构及控制方法进行比较,对未来适用于全直流海上风电场的高升压比直流变换器进行展望。

一种高频高升压比改进型Sepic变换器

随着对高电压增益特性需求的不断增长,传统Boost电路由于过大的占空比已不再适用。该文在传统Sepic电路的基础上,通过两个二极管、三个电容和一个变压器的集成,提出了一种改进型Sepic变换器。通过采用平面磁性元件,磁心的体积不会增加,同时获得了较高的电压增益和较低的电压应力。此外,实现了开关管的零电压开通(ZVS),有效降低了由开关频率的增加而带来的开关损耗。详细介绍所提变换器的工作原理和参数设计过程,并制作了80W的样机,验证理论分析的准确性,满载时效率可达到92.6%。

一种用于光伏直流模块的高升压比直流变换器

针对光伏直流模块,研究了一种非隔离高升压比直流变换器,该变换器具有宽输入电压、高升压比、高效率等特点。详细分析了该变换器的拓扑结构及工作原理,进行了相关理论公式推导,分析了光伏直流模块的外特性要求并介绍了相应的控制方案。结合直流光伏发电模块的电气技术指标,设计了基于该非隔离高升压比直流变换器的160 W光伏模块实验样机,通过实验验证了该电路的特点及理论分析和样机设计的正确性。

大功率高升压比光伏直流变压器控制策略

基于中频逆变和24脉波整流的高升压比直流变压器以其控制简单、可靠稳定等优点在大功率光伏直流汇集系统中具有广阔的应用前景。针对其中的交流并联逆变部分无同步电网及环流等问题,提出了一种基于中频逆变的功率主从控制策略,其中主机采用定直流电压控制,并建立电压同步矢量,提供基准电流,依据此基准电流采用功率控制策略,该方法在满足功率分配精度、减小环流的同时无需快速通讯,稳定性较高。最后通过仿真和实验结果验证了控制方案的可行性。

一种高升压比软开关DC/DC变换器的研究

Cuk变换器因其输入、输出电流连续且脉动小等优点,在一些对输入、输出电流纹波要求较高的中小功率场合,得到了广泛应用。在隔离型Cuk电路的基础上,提出了一种具有高升压比的新型软开关电路,该电路具有高升压比的特点,且所有开关管均工作在软开关状态,特别适用于光伏板、蓄电池和燃料电池等低电压输入的应用场合。对该变换器的工作原理进行了详细分析,并通过实验验证了理论分析的正确性。

燃料电池用新型高升压比DC/DC变换器

由于燃料电池发电系统的输出特性偏软,大功率DC/DC变换器是其必不可少的零部件之一。提出了一种新型高升压比的升降压DC/DC变换器,它由buck电路和一种多级自主升压boost电路组成。该变换器可在宽范围输入的条件下达到稳压输出,实现低占空比升压,降低了开关管的导通损耗,可有效提高效率。新型电路实际应用于自主研发的大功率单向DC/DC变换器中,取得了良好的效果。

高升压比Y源并网逆变器能量成型控制研究

高升压比Y源并网逆变器解决了传统光伏并网逆变器不能直通的问题,并利用直通时间的插入来进行升压,通过较小的直通占空比就可以获得较高的电压增益。介绍了一种适用于高升压比Y源并网逆变器的能量成型控制策略,解决了传统PI控制鲁棒性差、控制速度慢等不足。通过确定系统期望的稳定平衡点并配置能量函数,建立系统的PCH模型以获得系统的耗散能量和反馈控制注入能量,然后设计控制器参数以在反馈控制能量的作用下,不断调整其自身储存的能量,使系统稳定在所需的平衡点。最后利用MATLAB/Simulink仿真软件对高升压比Y源并网逆变器进行仿真验证,结果表明对于不同给定输入扰动,能量成型控制器都可以很好地满足控制目标。

一种高升压比的Z源逆变器

传统Z源逆变器能实现升降压变换的功能,同时桥臂不需要死区时间,变换器的可靠性高。引入的无源网络替代了Z源逆变器中和电源正极相连的电感,和传统Z源逆变器相比,可实现更高的电压增益。本文将这两种变换器作了比较,相对于传统的Z源逆变器,高升压比的Z源逆变器不仅具有更高增益的升压变换能力,而且降低了电容电压应力和电感电流纹波。本文在理论研究的基础上,基于简单升压控制方法的实验结果验证了该拓扑的优点。