带耦合电感的高升压比Boost变换器的分析

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1、ଆၣᎧ።፿·Technology&Application带耦合电感的高升压比Boost变换器的分析AnalysisofhighvariaratioBoostconverterwithcouplinginductor段维娟空军雷达学院研究生队（武汉430019）朱忠尼空军雷达学院电子对抗系（武汉430019）摘要：针对连续工作状态（CCM）的Boost变换器的升压比这一缺点，本文提出了一种带耦合电抗器的高升压比Boost变换器。该变换器最大升压比可达到。这个结果将扩大非隔离式Boost变换器的应用范围。比如：将太阳能电池的能量（电压12V~16V）升压后供逆变器工作，可以不通过工频变压器

2、与电网并网运行。本文详细分析了它的工作过程，推导了等效电抗、升压比等参数，并对电路进行了仿真。仿真结果表明了理论分析的正确性。叙词：耦合电感，高增益比，Boost变换器中图分类号：TN624文献标识码：B文章编号：1606-7517（2009）06-5-98O>፛ዔ我们也通过仿真、反复实验，也没有使M超过7.5。文献[4]提出了一种交错并联Boost软开关电路，该Boost变换电路是非隔离式变换器最基本、最常用的电路之一。它的基本功能是升压。因此，升压比电路通过两路电感耦合形成零电压开通软开关，并且：（Vo：输出电压，Vin：输入电压）是Boost变换器的一个(3)重要参数。理论上，单

3、个Boost变换器的升压比（增益）：但D<0.5，没有解决提高M的问题。(1)文献[5-7]提出两电感带隔离变压器的Boost变换器。在此基础上，文献[8]提出了一种带有辅助变压器的两开其中，D是开关器件工作的占空比。关管倍压整流的高增益比的Boost变换器，它的升压比可在理想情况下，由上式可知，M可以达到无穷大。但达。特别需要指出的是，D是指两开关管的同由于受电路参数、开关器件等影响，实际工作中的Boost[1]时导通时间与二分之一周期()之比。变换器最大增益不超过4.7。笔者曾通过多种努力，在[2]结合上述电路，我们提出一种带耦合电感的双开关管连续状态下单个Boost变换最大增益也

4、只能达到5。随高增益倍数的Boost变换器。本文主要给出电路结构、控着技术的发展，对单个Boost变换的增益提出了更高的要制波形、主要参数分析及仿真结果。求，比如：太阳能电池（18V~24V）与电力并网运行、电动汽车电池升压等都在中小功率范围内研究更高增益比的P>࢟വஉ৩ૺ৔ᔫਭ߈ॊᇜBoost变换器。文献[3]提出了一种带耦合变压器（变比为1∶n）的PLO>࢟വஉ৩ૺ৔ᔫ݆ተBoost变换电路，理论上推算：图1(a)是所提出的功率电路的拓扑结构，图1(b)是(2)驱动波形及主要工作波形。98·2009.06Technology&Application·ଆၣᎧ።፿PLP>৔ᔫਭ߈ॊᇜ>

5、根据图1(b)中的定义，占空比，Ton是指两开关管Vg1、Vg2的同时导通时间。D1是指一周期内开关管在分析之前，先做以下几点假设：Vg1、Vg2的导通比。其中。1)电路中所有的元器件都是理想的；2)L1=L2=L；3)L1，L2的耦合系数的变化范围为-1~1：4)电路工作在连续状态。(1)工作状态1（t0~t1）t0时刻，Vg1导通，Vg2导通，等效电路见2(a)。电感L1，L2同时储存能量，电感电流iL1、iL2以相同的速率增加。此时，由于整流二极管VD1、VD2反偏，由电容CF1、CF2持续向负载提供能量，VCF1、VCF2缓慢下降，输出电压(a)主电路拓扑结构Vo(Vo=VCF

6、1+VCF2)也缓慢下降。(2)工作状态2(t1~t2)t1时刻，Vg2关断，Vg1仍保持开通，电路进入第二阶段，等效电路见图2(b)。此时，储存在L2中的能量通过VD1向CF1充电，由于电流iL2流向电容CF1，则VCF1开始增加；同时由于电感L1、L2的耦合作用，电流iL1也开始减小。也就是说，在这个阶段，储存在电感L1、L2的能量同时向电容CF1充电。电容CF2继续向负载供电，电压VCF2缓慢下降。t2时刻，Vg2再次开通，该过程结束。(3)工作状态3(t2~t3)工作状态(3)的等效电路与(1)相同，这里不再赘述。(4)工作状态4(t3~t4)t3时刻，Vg1关断，Vg2继续保

7、持开通，电路进入第四阶段，等效电路见图2(c)。此时，储存在电感L1、L2的能量同时向电容CF2充电。由于电流iL1流向电容CF2则VCF2开始增加；在这个阶段，电容CF1继续向负载供电，电压VCF1缓慢下降。Q>࢟വࡼᓍገݬၫॊᇜQLO>ࢀ቉࢟ঢ图1(a)电路中，电感L1、L2两端的电压(4)(b)带耦合电感的双开关管Boost变换器主要工作波形图1如果V1和V2的关系可以找得到的话，根据式(4)可2009.06·99ଆၣᎧ።፿·Techno