新型级联型磁集成开关电感高增益Boost变换器研究

摘要

本文所提新型级联型磁集成开关电感高增益Boost变换器是一种高增益直流变换器，对太阳能发电中，小电压输入、高电压需求的场合有很高的应用性。针对传统Boost电路电压增益有限及变压器等升压电路存在漏感的问题，引入一种无变压器的新型单开关高增益变换器。将多个升压单元引入Boost拓扑结构，增加电压增益并降低开关管和二极管电压应力，同时在电压升举单元中加入小电感，在不影响效率的情况下，抑制开关管开通瞬间的尖峰电流。 并在此基础上，为了用更少的电压升举单元，提高电压增益，并减小电流纹波，引用了两个开关电感，电感的磁性集成不仅保留了该级联变换器的原始特性，而且以最少的器件数量增加了电压增益，开关管、二极管的电压应力以及电流纹波更小。本文仿真与实验中，输入电压为6V，输出电压为120V，增益提高20倍，日本、美国或者欧洲的民用电为110V，在配电过程中考虑线损，线路电压为121V或116V，在小电压的光伏发电，在普通民用电中有很高的应用价值。本文详细分析了在开关周期内不同模式下开关电感级联变换器的工作状态。导出变换器在不同条件下的电压增益与开关管二极管应力表达式，并导出变换器的暂态稳态电感。对暂态稳态电感的研究推导出该类型变换器磁件耦合度的设计范围。针对变换器工作状态的不同，分析了实际应用条件，给出了小信号动态模型，设计了相应的控制器,以提高系统的性能。最后，通过仿真和实验验证了本文的分析。此变换器输出电压高，电感电流纹波小，开关管电压和电流应力低，电感电流始终处于连续模式。

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