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《西安石油大学》 2020年
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基于单周期控制的高增益DC/DC变换器研究

申文娟  
【摘要】:经济发展和生活水平提高显著增加了能源消耗,化石能源面临枯竭的危险,同时对环境污染问题关注程度的日益提高,使得太阳能光伏发电为代表的新能源发电技术吸引了越来越广泛的关注。然而新能源发电普遍具有输出电压偏低的缺点,很难满足现在并网的需求和将来直流电网中的应用。高增益DC/DC变换器已经成为电力电子技术的研究热点之一。在采用耦合电感构造高增益变换器的基础上,通过单周期控制技术来研制高性能的DC/DC变换器,论文主要工作如下:(1)基于耦合电感高增益DC/DC变换器构造。通过将Boost变换器中的电感用耦合电感替换构造了输出电压增益更大的变换器。进而对变换器原理进行分析,计算增益比、分析开关管电压应力等参数,并使用PSIM软件构建的变换器进行了仿真与分析。(2)高增益变换器主电路设计。对基于耦合电感高增益DC/DC变换器的主电路参数进行了计算,重点计算了耦合电感参数,设计了绕制方法并设计了RCD箝位网络,然后使用PSIM软件对主电路进行仿真,验证了设计的合理性。(3)高增益变换器控制回路设计。首先对高增益变换器输出的单周期能控性进行了证明;然后针对单周期控制启动电压过冲过大的问题,使用开关流图法推导变换器小信号模型,设计了补偿网络;更重要的是对设计的补偿网络进行了仿真验证,证明了设计的正确性。(4)高增益DC/DC变换器的实验验证。根据前面的设计,选择英飞凌的IR1155芯片为控制器,研制了相应的原型变换器。测试结果显示,变换器输出纹波小、稳定性高,可以满足变换器在直流微网中应用的需求。
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