高增益DC/DC变换器设计与研究文献综述

 2022-11-26 03:11

文 献 综 述

一、选题背景

近年来,电池供电应用和低电压存储元件的发展,使得对DC-DC变换器的研究逐渐成为电力电子领域的核心研究内容之一[1],尤其增加了对高效升压型DC-DC变换器的需求[2]。典型应用包括嵌入式系统、可再生能源系统、燃料电池、移动应用和不间断电源(UPS)。这些应用要求高阶跃静态增益、高效率和低重量、体积和成本。由于高输入电流和高输出电压下的操作,升压阶段通常是高效率变换器设计的关键,因此必须对其进行仔细的研究,以确定高效率、高升压应用的拓扑结构[3]

二、国内外研究现状

开关电源技术开始于20世纪50年代,变换器电路的元件各自分立,所研制的变换器体积一般比较庞大,转换效率普遍不高。直到20世界80年代,MOSFET的出现打开了DC-DC变换器发展的新局面。现如今,各种DC-DC变换器已经渗透到人类生活的方方面面[4]

近年来,对如何实现高增益、高效率的DC-DC变换器进行的大量研究取得了较多研究成果。根据有无隔离变压器,高增益DC-DC变换器可分为隔离型和非隔离型[5]。与隔离型相比,非隔离型高增益DC-DC变换器具有低成本、高效率以及高功率密度等优势,本文主要研究非隔离高增益DC-DC变换器。根据电路结构,非隔离高增益DC-DC变换器又有单相及多相交错并联之分,分别适用于不同功率等级应用。

提高非隔离DC-DC变换器的电压增益主要有以下方法[6],分别是:通过变换器级联提高电压增益、通过两个及两个以上的变换器输出串联提高电压增益、利用开关电容提高电压增益和通过采用耦合电感或变压器提高电压增益。

2.1通过变换器级联提高电压增益

变换器级联就是将前级变换器的输出作为后级变换器的输入,因此两个Boost变换器级联后,其电压增益为单个Boost变换器电压增益的平方,达到了提高电压增益的目的。级联Boost变换器的主要不足在于电路拓扑、控制及驱动复杂,因此元器件数量多、成本高、可靠性低。除此之外,级联变换器的稳定性控制设计也相对困难。

2.2通过两个及两个以上的变换器输出串联提高电压增益

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