具有开关电感的Boost-Sepic磁集成变换器的研究

摘要

随着能源需求的增加和传统化石燃料对环境污染的日益加剧，世界各国逐渐将注意力集中在新能源的开发利用上。特别是对风能、太阳能、燃料电池等可再生能源的开发利用，但是由于这些新能源存在输出电压较低的问题，不能满足下一级逆变器电压输入要求，因此输出的直流电电流不能直接连接在母线上，需要经过升压装置升压后才可以连接，由此具有低纹波，高电压增益的DC/DC变换器显得尤为重要。 为了提高传统Boost、Sepic变换器的电压增益，减小电感电流纹波以及变换器的体积和重量，在本文中，在输入端把传统Boost变换器和传统Sepic变换器共用一个输入电感和开关管，再将传统Boost变换器与传统Sepic变换器在输出端串联，并用开关电感单元替换变换器中的储能电感，提出了具有开关电感的Boost-Sepic磁集成变换器。通过用开关电感替换变换器中的储能电感，使Boost-Sepic变换器的电压增益是传统Boost变换器的(1+D)2倍，是传统Sepic变换器的(1+D)2/D倍。分析了变换器功率器件的电压应力，得出开关管和两个二极管的电压应力都为uo/(1+D)。分析了电感间不同的耦合方式下的电感电流纹波，得出了能够减小电流纹波的最佳耦合方式和耦合系数。采用磁集成技术设计磁集成方案可以有效降低电感电流纹波和变换器体积。最后由PISM软件仿真和实验验证了本文提出的具有开关电感的Boost-Sepic磁集成变换器具有更好的综合电气性能。

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