DC-DC变换器拓扑族归一化分析方法

摘要

随着风光储氢等新能源发电与电力电子技术的飞速发展,高变比、宽范围的DC-DC变换器被广泛应用,对电力电子教学中相对应部分带来很高挑战。面对种类繁多的DC-DC变换器,该文以桥式开关单元作为基本“细胞单元”,采用“细胞单元–基础拓扑结构–演化规律”的思路,利用细胞单元搭建输入与输出电压转换的桥梁,提出一种DC-DC变换器拓扑族归一化分析方法。首先提出Buck和Boost 2种桥式开关单元,并对6种非隔离型DC-DC变换器拓扑提出基于细胞单元的统一画法。提出用Buck和Boost两种单元变换去阐述其他变换器拓扑、换流方式以及电压增益的思维范式,此外2种开关单元并联可组成桥式双向单元,进而扩展为双向、交错并联、升/降压DC-DC变换器。对于隔离型DC-DC变换器,从变压器绕组与器件串联桥路的理念出发,提出4种基本开关单元,分别为绕组与(单/双)开关管/二极管串联桥路。据此给出反激、正激的构建过程,进而扩展到推挽、单有源桥式、双有源桥式及N相交错并联式DC-DC变换器。这些变换器升降压增益范围宽,串并联组合灵活,对于多类型DC-DC场合具有重要的应用价值,同时也搭建起工程应用和书本理论知识的回溯映射桥梁。