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基于耦合电感的高增益Zeta式DC-DC变换器的研究

发布时间:2018-09-19 18:03
【摘要】:随着化石能源的日益枯竭,太阳能、燃料电池等绿色清洁能源被广泛发展和应用。太阳能以其无污染、分布广、应用形式多样等优点,成为当今新能源利用的主流之一,然而,由于光伏组件输出电压较低,需要具有较高电压增益的直流变换器将其提升到较高的电压等级以满足并网发电或用电设备的要求,因此,研究新型高增益、高效率DC-DC变换器具有重要的意义。本文首先以传统的Zeta变换器为基础,根据高增益DC-DC变换器的要求,将Zeta变换器和耦合电感技术、倍压单元结构相结合,提出了一种基于耦合电感的高增益Zeta式升压变换器(CB-Zeta),该变换器在实现高升压比的同时,具有漏感能量可回收、二极管反向问题得以抑制等优点。详细分析了所提变换器的工作原理和稳态性能,同时,通过Matlab软件仿真验证了理论分析的正确性。其次,通过引入双倍压钳位电路,进一步提出了基于耦合电感和双倍压单元的Zeta式升压变换器(CBDV-Zeta)。该变换器在耦合电感原边集成了双倍压钳位电路,两个倍压钳位电容在主开关管关断时处于并联充电状态,可以同时吸收漏感能量,降低相应二极管的电流应力;在主开关管开通时两个倍压钳位电容进行串联放电,因此其升压能力得到了进一步提高,采用Matlab仿真软件对其工作原理和稳态分析进行了仿真验证。利用状态空间平均法对CBDV-Zeta变换器进行了小信号建模,在此基础上设计了该变换器的闭环补偿网络,并以TMS320F2812作为核心控制器件搭建了一台原理样机进行实验验证,仿真与实验结果验证了理论分析的正确性。
[Abstract]:With the depletion of fossil energy, green clean energy, such as solar energy and fuel cell, has been widely developed and applied. Solar energy has become one of the mainstream of new energy utilization due to its advantages of non-pollution, wide distribution and various applications. However, because of the low output voltage of photovoltaic modules, It is necessary for DC / DC converters with high voltage gain to raise it to a higher voltage level to meet the requirements of grid-connected power generation or electrical equipment. Therefore, it is of great significance to study new high gain and high efficiency DC-DC converters. Firstly, based on the traditional Zeta converter, according to the requirements of the high gain DC-DC converter, the Zeta converter is combined with the coupling inductor technology and the voltage multiplier structure. A high gain Zeta boost converter (CB-Zeta) based on coupling inductance is proposed. This converter has the advantages of high boost ratio, recovery of leakage inductance energy and suppression of diode reverse problem. The working principle and steady-state performance of the proposed converter are analyzed in detail, and the correctness of the theoretical analysis is verified by Matlab software simulation. Secondly, Zeta boost converter (CBDV-Zeta) based on coupling inductance and double voltage doubling unit is proposed by introducing double voltage clamp circuit. The double voltage clamp circuit is integrated into the original edge of the coupling inductor. The two voltage-doubling clamping capacitors are in the state of parallel charging when the main switch is off, which can absorb the leakage inductance energy simultaneously and reduce the current stress of the corresponding diode. When the main switch is turned on, two voltage-doubling clamped capacitors are discharged in series, so its boost capacity is further improved. The principle of the operation and the steady-state analysis are simulated and verified by Matlab simulation software. The small signal model of CBDV-Zeta converter is built by using state space averaging method. On this basis, the closed-loop compensation network of the converter is designed, and a prototype of the principle is built with TMS320F2812 as the core controller. Simulation and experimental results verify the correctness of the theoretical analysis.
【学位授予单位】:安徽工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TM46

【参考文献】

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本文编号:2250912

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