基于开关电容变换器水文遥测站供电系统设计

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1、第2期(总第119期)中国水雠及电化No2(TOTALNo．119)2015年2月ChinaWaterPower&Electrification基于开关电容变换器的水文遥测站供电系统设计金福一(辽宁省水文局，沈阳110003)摘要：直流变换器(DC—DC)是新能源供电系统中必不可少的变换器。本文把开关电容电路融合到传统非隔离型直流变换电路中，形成高压比、高效率、高集成度的直流变换电路，可以更好地应用到水文遥测供电系统以及其他直流变换系统中。最后对新形成的拓扑进行理论推导分析和实验仿真分析，验证拓

2、扑的正确性。关键词：直流变换；开关电容；供电系统中图分类号：P332文献标识码：A文章编号：1673-8241(2015)02-0058-05DesignofHydrologicTelemetryStationPowerSupplySystemBasedonSwitchedCapacitorConverterJINFu—yi(LiaoningProvincialHydrologicalBureau，Shenyang110003，China)Abstract：DCconverter(DC—DC)i

3、sanessentialconverterinnewenergypowersupplysystem．Inthepaper．switched—capacitorcircuitisintegratedtotraditionalnon-isolatedDCconvertercircuittoformDCconvertercircuitwithhighpressureratio，highefficiencyandhighintegration．Itcanbebetterappliedtohydrolog

4、ictelemetrysystemsandotherDCconversionsystems．Finally，theoreticalderivationanalysisandexperimentalsimulationanalysiscanbeconductedonnewly—formedtopology，therebyverifyingthecorrectnessoftopology．Keywords：DCconversion；switchedcapacitor；powersupplysyste

5、m水文遥测站一般建设在地理位置比较偏僻的地散控制，体积重量大；系统中存在多级功率变换，效方，这些地方供电困难、供电不足并且供电电压不稳率较低。隔离型DC-DC变换电路有较高的变压比，定。目前水文遥i贝0站的供电系统多采用新能源独但是效率低，并且EMI开关电容变换电路不含电感立发电供电系统，并且主要为太阳能发电系统。和变压器，仅由电容网络和开关构成，集成度比较典型的包含储能环节的新能源独立发电系统由传高，可实现数倍电压双向变换。]。开关电容变换器统的非隔离型单向DC—DC、双向DC—DC变换器和隔

6、虽然有体积小、重量轻、功率密度大和可集成的优离型包含变压器的DC—DC变换器构成，其变换器分点，但是，开关电容变换电路电压调整性能差。科学研究及工程设计ScientificResearch＆EngineeringDesign目前已有开关电容电路与传统BUCK或BOOST为两阶开关电容升压电路，电源作为两阶开关电电路组成的两级变换电路，取得了很好的效果。本容电路和自举电路的输入电源，整个电路工作分为两文采用将开关电容变换电路和传统BOOST电路乘积种工作模式。式结合，不仅可以逐步提高电路变压比，且

7、随着变压a．模式一：自举电路单独工作。比的增高，调压宽度也随着增大，并且形成的新型直电路工作在该模式下，只有开关s工作，开关流变换器具有体积小、功率密度大以及电路可集成的s、s：处于断开状态，两阶开关电容电路不工作，其优点，可以很好地应用在新能源水文遥测供电系统。等效电路如图3所示。1电路系统设计1．1应用于水文遥测站供电系统本文提出基于开关电容的水文遥测站供电系统，如图1所示。图3模式一图1水文遥测站供电系统开关S导通时，二极管D处于反向截止状态，电流通过D、D、D对电容C，和电感L并联充电，

8、控制器对开关电容电路实行闭环控制，如图1所忽略二极管压降有示，当太阳能电池板输出电压波动时，控制器自动调U，(t)=UA一(一U)e(1)节开关电容电路开关管占空比，从而达到对蓄电池恒diE,d=(2)⋯压充电的目的。．式(1)中R为电容内阻，设开关周期为，占空1．2新型变换器基本拓扑比为k，在r，时刻，开关S由导通转向关断，此时，电容图2所示电路即为基于开关电容的高压比DC．DC满充电压U=UA。在(1一k)T时间内，主电源、C、变换电路拓扑，图2中电容C，和电感L两个元件并L串联对负载供电，