新型非隔离高升压比直流变换器的研究与设计

发布时间：2018-01-10 04:09

  本文关键词：新型非隔离高升压比直流变换器的研究与设计　出处：《山东大学》2017年硕士论文　论文类型：学位论文

  更多相关文章： 光伏发电 非隔离型高升压比直流变换器 尖峰电流抑制 峰值电流控制 零转换软开关

【摘要】：近年来,为解决能源问题,光伏发电已成为世界各国普遍发展和重点关注的战略性产业。然而光伏电池板输出电压较低,因此需要通过高升压比直流变换器实现升压,以满足逆变器对直流电压等级的要求。本文就一种新型非隔离高升压比直流变换器展开研究。本文第一章回顾了高升压直流变换器的研究现状,简单介绍隔离型高升压比直流变换器的原理及研究现状,对非隔离型高升压比直流变换器进行归类并分析;然后介绍软开关技术的研究现状,分析各种软开关技术的优缺点。第二章首先介绍基于Boost/Buck-Boost衍生的高升压比直流变换器的形成过程,分析得到其稳态数学模型,得出其升压比是Boost变换器的两倍;然后采用等效电路法分析发现其工作过程中存在尖峰电流,影响系统正常运行,提出与输出二极管串联输出电感抑制尖峰电流,构成新型高升压比直流变换器;最后通过实验验证所提的方法抑制尖峰电流效果良好。第三章首先对比三种直流变换器控制模式优缺点,确定采用峰值电流模式控制新型高升压比直流变换器;然后以满足单块光伏电池板功率要求的200W样机为例,设计主电路无源器件参数,确定稳态工作点,求得系统频率响应曲线;在此基础上设计电压控制器,确保变换器能够在全输入范围内能够正常工作,且具有强鲁棒性;最后通过实验进行验证。第四章讨论了高升压比直流变换器的高频软开关运行问题,拟采用GaN HEMT作为系统主功率开关器件,实现变换器高频运行,提高功率密度。首先介绍GaN HEMT的分类及各类别的特性,确定采用级联型GaN HEMT作为主功率开关器件,则必须使其工作在零电压开通状态;然后在新型高升压比直流变换器的基础上添加辅助电路形成零转换(Zero Votage Transition,ZVT)软开关高升压比直流变换器,详细分析其工作原理,设计控制器实现ZVT高升压比直流变换器正常运行。第五章首先介绍新型高升压比直流变换器样机搭建工作和其中的关键问题,包括器件选型、电路设计、PCB绘制;对样机实物进行介绍,给出调试过程中一些关键波形;最后介绍了 ZVT高升压比直流变换器的控制方案、电路及样机设计工作。
[Abstract]:In recent years, in order to solve the problem of energy, photovoltaic power generation has become a strategic industry in the world. However, the output voltage of photovoltaic panels is relatively low. Therefore, it is necessary to achieve boost by high boost ratio DC / DC converter. In order to meet the requirements of inverter for DC voltage level, this paper studies a new type of unisolated high boost ratio DC / DC converter. Chapter 1 reviews the research status of high boost DC / DC converter. This paper briefly introduces the principle and research status of isolated high boost ratio DC / DC converter, classifies and analyzes the non isolated high boost ratio DC / DC converter. Then the research status of soft switch technology is introduced. The advantages and disadvantages of various soft switching technologies are analyzed. In chapter 2, the formation process of high boost ratio DC / DC converter derived from Boost/Buck-Boost is introduced, and its steady state mathematical model is obtained. The boost ratio is twice as high as that of Boost converter. Then using the equivalent circuit method, it is found that the peak current exists in the working process, which affects the normal operation of the system. A new type of high boost ratio DC / DC converter is constructed by using series output inductors with output diodes to suppress the peak current. Finally, the experimental results show that the proposed method is effective in restraining peak current. In chapter 3, the advantages and disadvantages of the three control modes are compared, and the peak current mode is adopted to control the new type of high boost ratio DC / DC converter. Then, taking the 200W prototype which meets the power requirement of a single photovoltaic panel as an example, the passive device parameters of the main circuit are designed, the steady-state operating point is determined, and the frequency response curve of the system is obtained. On this basis, voltage controller is designed to ensure that the converter can work normally in the full input range and has strong robustness. In chapter 4th, the high frequency soft switching operation of high voltage ratio DC converter is discussed, and GaN HEMT is used as the main power switch device to realize the high frequency operation of the converter. Firstly, the classification and other characteristics of GaN HEMT are introduced, and cascaded GaN HEMT is selected as the main power switch device. Then it must work in the state of zero voltage turn-on; Then, on the basis of the new high boost ratio DC / DC converter, an auxiliary circuit is added to form a soft switching soft switching high boost ratio DC / DC converter. The working principle of the converter is analyzed in detail and the controller is designed to realize the normal operation of the ZVT high boost ratio DC / DC converter. Chapter 5th first introduces the construction of a new type of high boost ratio DC / DC converter and the key problems in it. Including device selection, circuit design, PCB drawing; The object of the prototype is introduced, and some key waveforms in the debugging process are given. Finally, the control scheme, circuit and prototype design of ZVT high boost ratio DC / DC converter are introduced.
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TM46

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本文编号：1403774