用于光伏发电系统的交错型电流自动平衡高增益DC/DC变换器及其并联运行

摘要

随着能源和环境问题的日益加剧，光伏电池等新能源并网发电技术得到广泛关注。在光伏并网发电系统中，如何把较低的光伏电池电压转换成并网用的标准母线电压，已成为了重要的研究课题。
　　本文提出了一种新颖的带耦合电感和开关电容的电流自动平衡高增益DC-DC变换器，该变换器采用耦合电感和开关电容来提升电压增益，同时，主开关管的电压应力大大降低。由于该变换器拓扑具有交叉耦合结构，变换器具备优良电流自动平衡能力。利用交错式操作方式使得输入电流纹波和输出电压纹波都大大减少。此外，在耦合电感的漏感的作用下，开关管实现零电流开通、二极管的反向恢复问题被削弱。该拓扑非常适合应用于低压输入、高压输出的新能源发电场合，如燃料电池、光伏电池等。为了进一步提高变换器的效率，提出了一种新型的软开关高增益变换器。该变换器主的主开关能够实现了零电压导通和零电压关断，辅助开关实现了零电流导通和零电压关断，使得变换器的开关损耗降低。
　　在带耦合电感和开关电容的电流自动平衡高增益DC-DC变换器的基础上进行改进，提出了一种改进型的带耦合电感与开关电容的高增益DC/DC变换器，改进型变换器的电压增益得到了进一步的提高、变换器大部分的开关器件的电压应力得到了降低、输出二极管实现了零电压关断、并且输入电流的纹波减小。
　　最后本文总结了DC/DC变换器的并联均流方法，并提出了电流差值占空比补偿均流法，该方法能够精确的实现均流，由于电流均流控制是根据变换器输出电流的差值，因此不受电压外环带宽的限制。

目录

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摘要

图清单

表清单

第1章 绪论

1．1 引言

1．2 光伏并网系统

1．3 高增益DC／DC变换器的研究现状

1．3．1 传统Boost DC／DC变换器

1．3．2 级联Boost变换器

1．3．3 开关电容实现高增益变换

1．3．4 含电感的开关电容高增益变换器

1．3．5 带耦合电感与开关电容的高增益DC／DC变换器

1．3．6 研究现状总结

1．4 本文的研究内容

第2章 带耦合电感与开关电容的电流自动平衡高增益DC／DC变换器

2．1 工作原理

2．2 稳态工作性能分析

2．2．1 电压增益推导

2．2．2 漏感对电压增益的影响

2．2．3 开关管电压应力

2．2．4 软开关的实现

2．2．5 电流自动平衡能力

2．2．6 匝数比的限制

2．2．7 变换器的软启动

2．3 实验验证

2．3．1 主电路参数设计

2．3．2 耦合电感设计

2．3．3 驱动电路

2．3．4 采样电路

2．3．5 实验结果与分析

2．3．6 小结

2．4 高增益变换器的软开关技术

2．4．1 工作原理

2．4．2 软开关技术实验验证

2．4．3 小结

第3章 改进型带耦合电压与开关电容的高增益DC／DC变换器

3．1 工作原理

3．2 稳态工作性能分析

3．2．1 电压增益推导

3．2．2 漏感对电压增益的影响

3．2．3 开关管电压应力

3．2．4 软开关的实现

3．2．5 电流自动平衡能力

3．2．6 匝数比的限制

3．2．7 变换器的软启动

3．3 改进型高增益变换器实验验证

3．4 本章小结

第4章 高增益DC／DC变换器的并联运行

4．1 均流方法分类

4．1．1 下垂法

4．1．2 主从均流法

4．1．3 自动均流法

4．1．4 民主均流法

4．2 电流差值占空比补偿法

4．3 saber仿真验证

第5章 总结与展望

5．1 总结

5．2 展望

参考文献

致谢

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专利