非隔离型交错并联高增益dc2fdc变换器的-研究

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1、中文摘要摘要非隔离型高增益DC/DC变换器在不间断电源系统、电动汽车、光伏与燃料电池发电并网系统等诸多领域得到了广泛的应用，它需具备高增益及高效率的特点。基本Boost变换器由于电压增益受到电感、电容、开关器件寄生参数限制，而且为保证一定的变换效率，一般只适用于电压增益不大于4的场合。因此，研究高效率、高增益非隔离DC/DC变换器具有重要意义。本论文在总结、归纳现有单相高增益DC/DC变换器拓扑的基础上，首次系统地研究了高增益Boost变换器的拓扑形成规律。基于上述拓扑形成规律，构建出了两种基于拓扑组合的交错并联高增益Boost变换器，但它们都工作在

2、硬开关状态。为了进一步提高变换效率，在此基础上又推导出两种交错并联高增益软开关Boost变换器，它们的主要不足在于需采用变频控制实现稳压输出，不利于滤波器的设计。为此，论文结合上述变换器增益的特点，提出采用变电感控制，可在定频定占空比的条件下实现稳压输出，避免了极限占空比的出现并克服了变频控制所受到的限制。论文的主要研究内容及取得的研究成果如下：首先，为了提高基本Boost变换器的电压增益，从开关电感三端网络出发，在其三条支路中串入合适极性的受控电压源，推导出系列高增益开关电感三端网络，通过对它们的增益与电压应力进行分析比较，得出了最优三端网络。基于

3、上述最优三端网络，构建出一种基于拓扑组合的不对称交错并联高增益Boost变换器。为了归一化设计，依据同样的原理，又构建出另一种对称结构的交错并联高增益Boost变换器。分析了它们的工作原理及性能特点，并对其进行了仿真验证。其次，由于上述两种交错并联高增益Boost变换器都工作在硬开关状态，为此，提出了一种交错并联高增益软开关Boost变换器，该变换器通过耦合电感实现高增益，所有的开关管和二极管都实现了软开关。然后根据星型及三角形电感网络的等效变换，得到另一种性能相似的变换器。分析了它们的工作原理，推导出它们的增益公式及实现软开关的条件，最后搭建了输出

4、功率为40W的试验样机，实验结果验证了理论分析的正确性。最后，为了改善上述两种交错并联高增益软开关Boost变换器采用变频控制实现稳压输出的不足，提出采用变电感控制，可在开关频率及占空比固定的条件下实现对输出电压的闭环控制。本文还基于可变电感的工作原理，首次提出了基于AP法的可变电感设计方法，对其设计过程进行了详细阐述。最后，搭建了一台试验样机，验证了理论分析的正确性。关键词：高增益，DC/DC变换器，交错并联，ZCT，变电感控制I重庆大学硕士学位论文II英文摘要ABSTRACTThenon-isolatedinterleavedhighstep-u

5、pDC/DCconverterhasbeenwidelyusedinuninterruptedpowersupplysystem,electricvehicles,photovoltaicandfuelcellgrid-connectedsystem,andmanyotherfields,butitneedshighvoltagegainandhighefficiency.Theconventionalboostconvertercanachieveveryhighvoltagegainwithanextremelyhighdutycycle.Inp

6、ractice,however,itisdifficulttodesignaboostconverterwithveryhighvoltagegainduetotheequivalentseriesresistance(ESR)thatcausespoorefficiencyanddegradesthevoltagegain.Theoptimizedvoltagegainofitislimitedtoapproximatelyfourtimeswitharelativehighefficiency.Aftersummarizingthesingle-

7、phasehighstep-upDC/DCconverter,thispaperfirstlystudiesandfindstheregulartopologystructure.Basedontheregulartopologystructure,twohighstep-upboostconverterbasedontopologycombinationareproposed,buttheyallworkinhardswitchingstate.Inordertofurtherimprovetheconverterefficiency,anothe

8、rtwokindsofinterleavedhighstep-upboostconverterwithsof