一种混合耦合电感和开关电容的高增益零纹波DC-DC变换器
发布时间：2022-01-15 02:01
当今社会能源问题日益突出,新型可再生能源已经逐步取代传统化石能源,燃料电池作为新型能源的载体,其具有输出电压低,电压变化范围大的特点。为了满足燃料电池的并网要求,后级需要一个高增益DC-DC变换器,如何突破传统boost变换器的极限占空比限制,进一步加大变换器增益成为研究重点。首先,本文分析了几种高增益DC-DC拓扑结构的优点和缺点。研究了一种在顆合电感直流变换器中加入了开关电容倍压单元和有源箝位单元的方法,组成了新的变换器拓扑。一方面,这种电路可大幅度提升变换器的直流电压增益,避免了传统boost变换器在增益较高情况下所出现的极限占空比情况;另一方面,降低了开关管以及二极管的电压应力,可以选取低电压等级的器件。同时耦合电感的漏感对于输出二极管的反向恢复电流也具有一定的抑制作用。引入有源箝位单元抑制了耦合电感漏感所造成的开关管电压尖峰问题,同时又可以实现所有开关管的零电压开通,降低了开关损耗。然后,为了解决变换器输入纹波大的问题,加入输入电感与中间电容形成新拓扑,实现了输入电流零纹波的特性。其次,理论分析了加入电感和电容后的工作模态,变换器增益等变换器特性,并通过PSIM仿真验证了理论...
【文章来源】：北京交通大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：90 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
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图１２工作模态图??Ｆｉｇ．２－２?Ｗｏｒｋｉｎｇ?ｍｏｄｅ?ｄｉａｇｒａｍ??工作模态ｌ［ｔＯ？ｔｌ］：如图２－３所示，ｔｏ时刻开关管Ｓ２由开通变为关闭状态，此??时，进入死区阶段，由于开关Ｓ２输出电容（＾２的存在，Ｓ２近似零电压关断。在死??区时间内，开关管３１的输出电容Ｃｄｓｌ放电，Ｃｄｓ２充电，两者进行能量交换，直到??Ｖｃｄｓｌ＝０，?Ｖｃｄｓ２＝Ｖｃ２，整个充放电过程完成。在此时间内，输出二极管Ｄ２依旧导通，??只是流经二极管的电流ｉｍ处于下降的趋势，在此阶段内有：??ｙ?Ｊ＾ＸｎｚＸｃ＾?（２－１）??ｕ?ｎ?＋?＼??ＶＬｐ?＝?ｎＶｕ?（２－２）??ｉ?Ａ、?１?－Ｖｃｌ＋??Ｌｒ?ｎｎ?±ｒ＿?ｃ??ｐｒｒ＾?［＾ｙｙｊ?ｐｎｒ＾?＾??ｓｄ?Ｑ?丨?Ｄ：??ｖ＞＂６?Ｄｌ?ｒ＝Ｆ＾Ｒ??Ｓｉ?－ｉｙ￥ｊ?Ｖｃ２??ｃ２?．??图２－３工作模态１??Ｆｉｇ?．２－３?Ｗｏｒｋｉｎｇ?ｍｏｄｅ?１??１５??
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【参考文献】：
期刊论文
[1]载波调制型MOSFET驱动电路的设计与实现[J]. 范霁康,齐铂金,李晓鹏,徐俊强,张伟,彭勇. 高电压技术. 2019(10)
[2]FIR数字滤波器幅频响应约束最大加权相位误差最小化设计[J]. 王路,赖春露. 电子学报. 2018(11)
[3]数字滤波器设计及DSP实现[J]. 陈樱,杨培消,文申平,凌佳俊. 舰船电子工程. 2018(08)
[4]用于永磁电机无传感器控制的数字滤波器设计[J]. 李强,李成飞,刘凯,黄轶群. 电机与控制学报. 2018(08)
[5]一种三绕组零纹波高增益DC/DC变换器[J]. 高伟,罗全明,吕星宇,韦玉麒,周雒维. 中国电机工程学报. 2018(01)
[6]耦合电感型高增益Boost变换器拓扑分析[J]. 罗全明,高伟,吕星宇,张阳,谌思,周雒维. 中国电机工程学报. 2017(24)
[7]燃料电池在通信领域应用的展望和分析[J]. 李雷明,朱清峰,曹涛. 邮电设计技术. 2016(12)
[8]一种混合耦合电感和开关电容的DC-DC升压变换器[J]. 李琳鹏,胡雪峰,李永超,程宇. 电源学报. 2016(05)
[9]双耦合电感零输入纹波高增益QBC-VMU集成变换器[J]. 杨杰,于东升,朱虹,王龙,侯圣. 中国电机工程学报. 2016(23)
[10]采用开关电容的非隔离型高升压比直流变换器[J]. 吴刚,阮新波,叶志红. 中国电机工程学报. 2015(02)
博士论文
[1]耦合电感高增益升压变换器拓扑及副边谐振软开关技术[D]. 陈章勇.西南交通大学 2015
硕士论文
[1]基于耦合电感与开关电容的高增益Boost变换器[D]. 韩镇宇.郑州大学 2018
[2]用于燃料电池的三电平LLC谐振变换器的研究与设计[D]. 钮佳.电子科技大学 2015
本文编号：3589670
【文章来源】：北京交通大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：90 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１２工作模态图??Ｆｉｇ．２－２?Ｗｏｒｋｉｎｇ?ｍｏｄｅ?ｄｉａｇｒａｍ??？－
图１２工作模态图??Ｆｉｇ．２－２?Ｗｏｒｋｉｎｇ?ｍｏｄｅ?ｄｉａｇｒａｍ??工作模态ｌ［ｔＯ？ｔｌ］：如图２－３所示，ｔｏ时刻开关管Ｓ２由开通变为关闭状态，此??时，进入死区阶段，由于开关Ｓ２输出电容（＾２的存在，Ｓ２近似零电压关断。在死??区时间内，开关管３１的输出电容Ｃｄｓｌ放电，Ｃｄｓ２充电，两者进行能量交换，直到??Ｖｃｄｓｌ＝０，?Ｖｃｄｓ２＝Ｖｃ２，整个充放电过程完成。在此时间内，输出二极管Ｄ２依旧导通，??只是流经二极管的电流ｉｍ处于下降的趋势，在此阶段内有：??ｙ?Ｊ＾ＸｎｚＸｃ＾?（２－１）??ｕ?ｎ?＋?＼??ＶＬｐ?＝?ｎＶｕ?（２－２）??ｉ?Ａ、?１?－Ｖｃｌ＋??Ｌｒ?ｎｎ?±ｒ＿?ｃ??ｐｒｒ＾?［＾ｙｙｊ?ｐｎｒ＾?＾??ｓｄ?Ｑ?丨?Ｄ：??ｖ＞＂６?Ｄｌ?ｒ＝Ｆ＾Ｒ??Ｓｉ?－ｉｙ￥ｊ?Ｖｃ２??ｃ２?．??图２－３工作模态１??Ｆｉｇ?．２－３?Ｗｏｒｋｉｎｇ?ｍｏｄｅ?１??１５??
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【参考文献】：
期刊论文
[1]载波调制型MOSFET驱动电路的设计与实现[J]. 范霁康,齐铂金,李晓鹏,徐俊强,张伟,彭勇. 高电压技术. 2019(10)
[2]FIR数字滤波器幅频响应约束最大加权相位误差最小化设计[J]. 王路,赖春露. 电子学报. 2018(11)
[3]数字滤波器设计及DSP实现[J]. 陈樱,杨培消,文申平,凌佳俊. 舰船电子工程. 2018(08)
[4]用于永磁电机无传感器控制的数字滤波器设计[J]. 李强,李成飞,刘凯,黄轶群. 电机与控制学报. 2018(08)
[5]一种三绕组零纹波高增益DC/DC变换器[J]. 高伟,罗全明,吕星宇,韦玉麒,周雒维. 中国电机工程学报. 2018(01)
[6]耦合电感型高增益Boost变换器拓扑分析[J]. 罗全明,高伟,吕星宇,张阳,谌思,周雒维. 中国电机工程学报. 2017(24)
[7]燃料电池在通信领域应用的展望和分析[J]. 李雷明,朱清峰,曹涛. 邮电设计技术. 2016(12)
[8]一种混合耦合电感和开关电容的DC-DC升压变换器[J]. 李琳鹏,胡雪峰,李永超,程宇. 电源学报. 2016(05)
[9]双耦合电感零输入纹波高增益QBC-VMU集成变换器[J]. 杨杰,于东升,朱虹,王龙,侯圣. 中国电机工程学报. 2016(23)
[10]采用开关电容的非隔离型高升压比直流变换器[J]. 吴刚,阮新波,叶志红. 中国电机工程学报. 2015(02)
博士论文
[1]耦合电感高增益升压变换器拓扑及副边谐振软开关技术[D]. 陈章勇.西南交通大学 2015
硕士论文
[1]基于耦合电感与开关电容的高增益Boost变换器[D]. 韩镇宇.郑州大学 2018
[2]用于燃料电池的三电平LLC谐振变换器的研究与设计[D]. 钮佳.电子科技大学 2015
本文编号：3589670
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