[00136615]一种具有自平衡能力、宽占空比控制交错高增益DC/DC变换器

1.课题来源与背景 全球一次性化石能源逐渐枯竭,且在使用过程中会产生温室气体、空气污染等一系列环境问题,为缓解以上问题,光伏、燃料电池等绿色能源并网发电受到了广泛重视,然而这些能源的输出电压普遍较低,因此在低压可再生能源并网发电系统中需要具有高升压功能的直流功率变换器,而传统Boost变换器易受电路寄生参数的限制,升压增益特性受限。现有技术中,采用三绕组耦合电感实现的交错并联DC/DC变换器能够取得高电压增益,同时还具备低输入电流纹波、低开关器件电压应力、高转换效率等特点,正成为近年来研究的热点之一,其中,现有的非隔离型三绕组耦合电感交错并联DC/DC变换器每相中将耦合电感其中一个副边与另一耦合电感的一个副边直接相连接,再与电容、二极管、开关管构成倍压回路,提高了电压增益,减小了输入、输出电流纹波,还具有良好的自动均流能力,然而该种类型的变换器工作状态受到占空比限制,需工作在占空比大于0.5的开关状态,实际应用中受到诸多因素的影响,占空比的适用范围进一步受到限制,无法广泛适用; 针对现有技术的直流变换器调节增益时存在占空比可控范围小的问题,本发明提供了一种具有自平衡能力、宽占空比控制交错高增益DC/DC变换器。它可以在较宽占空比范围内对增益进行调节,且具备自平衡能力。 2.技术原理及性能指标 本发明的一种具有自平衡能力、宽占空比控制交错高增益DC/DC变换器。变换器的主要结构特点为：电源Uin的正极与耦合电感T1的原边绕组电感L1a同名端和耦合电感T2的原边绕组电感L2a同名端连接,Uin的负极接地,其中,耦合电感T1的原边绕组电感L1a的非同名端与电容C1的一端、开关管S1漏极和二极管D1的阳极连接,开关管S1源极接地,二极管D1的阴极与电容C2的一端、耦合电感T1的副边绕组电感L1c的同名端连接,针对现有技术的直流变换器调节增益时存在占空比可控范围小的问题,它可以在较宽占空比范围内对增益进行调节,且具备自平衡能力。在输入直流电压为25V,输出电压为200V,功率为300W的条件下,整个变换器的转换效率可达95%。 3.技术的创造性与先进性 本发明的一种具有自平衡能力、宽占空比控制交错高增益DC/DC变换器,具有以下创造性和先进性：1)在占空比整个变化范围内（0＜D＜1）具备一致的电压增益,从而使得控制电路的实现更加简单;2)本发明的变换器,通过两组耦合电感的原边并联,减小了输入电流纹波,两个副边绕组交叉跨接,支路电压和电流能够实现自动平衡;3)所用开关管电压应力大大降低,可采用低耐压等级和低导通电阻的高性能开关器件,降低了硬件成本。 4.技术的成熟程度,适用范围和安全性 本发明的具有自平衡能力、宽占空比控制交错高增益DC/DC变换器具有输入电流纹波小,控制简单,安全性能好的特点。在光伏、燃料电池等新能源发电领域有很好的应用价值。 5.应用情况及存在的问题 目前项目尚未投入市场,在市场化之前,需要做产品合格、质量验证等工作。