一种适用于光伏发电系统的新型两相交错并联Boost变换器

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1、第33卷第11期可再生能源Vol.33No.112015年11月RenewableEnergyResourcesNov.2015一种适用于光伏发电系统的新型两相交错并联Boost变换器程千，张代润，程满，黄钰（四川大学电气信息学院，四川成都610065）摘要：针对传统两相交错并联Boost变换器输出电压增益较低，开关器件的电压应力较高的缺陷，文章在传统两相交错并联Boost变换器的基础上增加了2个二极管和3个电容，并进行了结构上的改进。在此基础上分析了占空比D>0.5时的工作原理，结果表明，新拓扑具有传统拓扑输

2、入电流纹波小的优点，并且在相同的占空比下，其输出电压增益为传统拓扑的4倍，同时开关管和二极管的电压应力也得到了明显减小。最后，通过Matlab/Simulink仿真验证了理论分析的正确性。关键词：交错并联Boost变换器；电流纹波；电压增益；电压应力中图分类号：TM46文献标志码：A文章编号：1671-5292（2015）11-1614-05DOI:10.13941/j.cnki.21-1469/tk.2015.11.0040引言是在传统两相交错并联Boost变换器的基础上进随着社会的快速发展，对能源的需求与日

3、俱行改进的。在相同的占空比下，新拓扑的输出电压增，传统燃料不仅总量有限，还造成了严重的环境增益较传统的两相交错并联Boost变换器提升了污染。可再生能源的利用成为一种趋势，其中，太4倍，而且开关管和二极管的电压应力也得以减阳能光伏发电以其可靠、安全、运行成本低、应用小，其输入电流纹波也很小，因此新拓扑比较适合[4]～[8]范围广等优点可以有效解决当今社会的能源危机应用在光伏发电系统中。[1]，[2]问题。在光伏发电系统的实际应用中，系统的1新拓扑工作原理分析输出功率容易受到外界环境因素的影响，所以系本文提出的新

4、型高增益两相交错并联Boost统中往往需要采用最大功率跟踪技术，而DC/DC变换器拓扑如图1所示。变换器是其重要的组成部分。传统的Boost变换器具有许多优点，比如结构简单；输入电流连续；VD3C4提升输出电压以弥补光伏电池输出电压低的劣CL13VD4势；在故障情况下二极管可以防止电流回流，从而VD1避免系统损坏。因此它被广泛应用于光伏电池最C1RL2大功率跟踪电路中[3]。由于传统Boost变换器升压in能力有限，不适用于对电压要求较高的场合，并且ViS2C2S1VD2开关管和二极管的电压应力与其输出电压相等

5、，相对较高，这就增加了系统的成本，降低了系统工图1新型两相交错并联Boost变换器拓扑作的可靠性，另外其输入电流纹波较大还会减短Fig.1Topologyofnoveltwo-phaseinterleavedboost光伏电池的使用寿命。converter针对传统Boost变换器的缺陷，本文提出了为了简化分析，对图1作出如下假定：①所有一种新型高增益两相交错并联Boost变换器，它器件均为理想器件，忽略其寄生参数；②两个电感收稿日期：2015-04-17。作者简介：张代润（1965-），男，教授，主要从事特种电

6、源及其控制技术、非线性电路功率理论及其应用的研究工作。通讯作者：程千（1989-），男，硕士研究生，研究方向为电力电子与电力传动。E-mail：719836366@qq.com·1614·程千，等一种适用于光伏发电系统的新型两相交错并联Boost变换器L1=L2=L，且在电流连续模式（CCM）条件下工作；在状态1中，开关管S1，S2闭合。此时二极管③两个开关管S1，S2占空比相等，采用交错并联策VD1，VD2，VD3和VD4都关断。电路中有3个回略进行控制，相位相差180°。路：回路1由电源Vi、电感L1和开关

7、管S1构成，由于光伏并网发电通常需要较高的输出电电源Vi向电感L1充电，此时电感L1电流iL1上压，所以占空比的取值也应较大，本文重点分析新升；回路2由电源Vi、电感L2和开关管S2构成，拓扑工作在D>0.5时的过程。电源Vi向电感L2充电，此时电感L2电流iL2上在1个开关周期T内，新拓扑的开关状态可升；回路3由电容C4，C1，C2及负载组成，此时各分为5种情况，分别称为状态1、状态2、状态3、电容向负载供电。状态4、状态5，其中状态3的等效电路与状态1其他状态的工作过程与状态1的相似，这里相同，状态1、状态

8、2、状态4、状态5的等效电路就不再赘述。在这里要注意的一点是，在状态2如图2所示，图中器件为虚线的表示器件关断。中，即开关管S1闭合，S2断开期间，电容C1，C2通过回路3向电容C3充电，使得电容C3的平均电VD3C4压与电容C1，C2的平均电压之和几乎相同，即：L1C3VD4VC3=VC1+VC2（1）VD1LC1R2状态4中，开关管S断开，S闭合期间，电容i12nVi2S1S2C2