低纹波两级式DC/DC变换器的研究

发布时间：2021-03-08 16:39

　　可再生能源发电规模日益扩大,因此应用于可再生能源发电系统中的电力电子变换器成为了研究热点。本文以应用于光伏和燃料电池发电系统中的DC/DC变换器为研究背景,对国内外几种常用的DC/DC变换器的优缺点及其适用范围进行了分析与比较,针对宽范围输入、低电流纹波、高升压比和高效率等需求提出了一种Boost-LLC两级式DC/DC变换器。交错并联Boost作为前级可以有效地降低输入电流纹波,且能在输入电压发生变化时通过调整占空比来稳定输出电压。文中对交错Boost的工作原理进行了深入分析,得出了并联相数及电感取值对输入电流纹波的表达式,并用状态空间平均法进行了小信号建模,基于对效率及元器件电压应力的考虑,对前级的升压比进行了限制。后级的LLC谐振变换器处于开环定频的工作状态,其作用相当于直流变压器,即负载变化时,升压比基本保持恒定。文中分析了LLC的工作原理,采用基波分析法得到了谐振网络的直流增益表达式,基于软开关的考虑选取了感性工作区间。为提高效率同时简化控制方案,确定了开环定频的工作模式,并建立了该模式下LLC谐振变换器的小信号模型。根据设计指标要求及理论分析结果进行了主电路参数设计,其中包... 

【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：67 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

光伏电池与燃料电池的电压/电流曲线

如图1-2 所示，前级是可以在宽输入电压范围内工作，具有高升压比的 DC/DC 变换器，其作用是将不稳定的直流电变换为稳定的直流电压提供给后级或直接为直流负载供电。第二级通常为逆变器，其作用是将电能输入电网或者为交流负载供电。另外，由于发电系统的响应时间比较长，因此光伏阵列与燃料电池除了为负载供电外，会用多余的电能给蓄电池或超级电容充电，以便当负载加大时，可以通过双向 DC/DC 变换器为负载提供电能。同样地，当负载减小时，蓄电池或超级电容可以吸收多余的电能。图 1-2 两级式可再生能源发电系统[8]无论是在燃料电池还是在光伏发电系统中，考虑到发电效率及使用寿命等因素，需要对电池的输出电流的纹波进行限制[9]，这对图 1-2 中的高升压比 DC/DC变换器提出了新的要求。本文将以应用于光伏与燃料电池发电系统中的 DC/DC 变换器为研究背景，并在下节对其研究现状展开深入分析。1.2 低纹波高升压比 DC/DC 变换器的研究现状根据前文分析可知，应用于光伏及燃料电池发电系统中的 DC/DC 变换器需要满足的条件包括：可以在宽输入电压范围内工作；具有高升压比；可以有效地降低输入电流纹波。另外

第 1 章 绪 论错并联 Boost 变换器[10]。其特点是由两相平均分担输入电流，两个电感取值相同，且每相中的开关管驱动信号相位相差 180°，所以叠加后的输入电流纹波幅值减小且频率加倍。若在此基础上增加并联相数或增加每相开关管的个数，可以进一步减小输入电流纹波。该方法发展至今已经成为一种主流，成为大功率 Boost 的首选拓扑。


本文编号：3071333