开关电感电容组合Boost拓扑结构交错并联DC/DC变换器研究

摘要

在光伏发电系统、化学电池等一系列新型发电系统、UPS、新能源动力汽车等领域常常要使用一种低电压输入高电压输出的具有高电压增益特性的DC/DC变换器。传统的升压斩波变换器在串联等效电阻作用以及寄生参数影响下，在一定的占空比后，会使效率大幅度的减少。在不间断电源、新能源发电等应用场合中，高增益DC/DC变换器得到了广泛应用。基于传统交错并联Boost变换器，提出了一种开关电感电容组合Boost拓扑结构交错并联DC/DC变换器。所提变换器具有低输入电流纹波、两相电感电流自动均流、开关和二极管电压应力低、升压能力高等特点，适用于输入输出电压比大且无需电气隔离的应用场合。 为了在提高传统升降压变换器的放大电路对输入信号的放大能力的同时又减小电流中的高次谐波成分和变换器体积，本篇论文在传统的升压变换器中加入磁集成开关电感和交错并联技术。其中传统电感被开关电感所替代将放大信号倍数的能力提高4(1+D)/(1-D)倍；合理设计耦合电感间的耦合系数并加入磁集成技术能够减小该变换器电感支路的电流纹波、提高系统暂态响应速度、减小变换器的体积重量，进而提高变换器的电气性能。通过分析支路的等效暂稳态电感可以得出支路的稳态电流纹波与电感间正向耦合度有关；暂态响应速度与耦合电感间的反向耦合度以及主开关管的占空比D有关。利用等效电感归一化的方法给出了该变换器电感耦合度的设计准则，经过大量推导计算得出参数的有效设计范围。通过对主开关管导通时间的占空比的控制，变换器在稳定工作时能够达到升降压的效果，扩大了变换器输出电压的范围。考虑实际需求，又对该变换器做了小信号建模分析，给出了变换器的控制模型，提高系统的稳定性。最后通过PISM仿真验证和设计一台实验样机验证了理论分析的正确性。表明具有开关电感电容组合Boost拓扑结构交错并联DC/DC变换器工作性能优异，适合工作在高升压的用电场合。

目录

第一个书签之前