文档名：一种基于耦合电感的高增益软开关谐振变换器
摘要：该文提出了一种具有高增益、软开关的新型谐振变换器.该谐振变换器使用耦合电感来提高电压增益,升压比不仅取决于占空比,还取决于耦合电感的变比,具有高增益的优点.此外,由于采用了有源钳位技术,漏感中的能量可以被回收利用,用来对开关管的结电容充放电提供能量,从而实现软开关.由于采用了耦合电感,所提出的变换器可以在较低的开关管电压应力的情况下实现较高的输出电压,因此可以使用低导通电阻的低压器件,从而提升系统的效率.该文分析了该谐振变换器的工作原理,并推导了输出电压、关断电流应力等参数的解析表达式.在此基础上,从理论上分析了该变换器取得软开关的条件,并对该变换器的各个器件的电压电流应力进行分析,为器件选型提供了理论依据.最后,搭建1kW实验样机,针对该文提出的基于耦合电感的谐振变换器的高增益、软开关、低电压应力、高效率等性能进行了实验验证.通过实验得出所提出的拓扑可以在10倍增益的情况下达到最高97.5%的效率,表明所提拓扑的优越性.
Abstract：Fuelcellisakindofcleanenergywithhighefficiencyandhighpowerdensity,whichhasagoodapplicationprospectinautomobile,aerospaceandotherfields.Thispaperpresentsanewtypeofresonantconverterwithhighgainandsoftswitchingforfuelcell.Theresonantconverterusesthecouplinginductortoimprovethevoltagegain.Thetopologymainlyconsistsoftwoparts:Boostcircuitandresonantcircuit.TheresonantcircuitissuperimposedontheBoostcircuit,andtheoutputvoltageofthetwoissuperimposedtoincreasethevoltagegain.TheBoostcircuitconsistsofthemagneticinductanceofthecoupledinductorandtwoswitches,theauxiliaryswitchesareequivalenttoordinaryBoostdiodes.Thecircuitisaunidirectionalhigh-gaincircuit.ThepurposeofusingMOSFETsintheauxiliaryswitchesisnottoachievebidirectionalenergyflow,buttoensurethatthemainswitchescanrealizezerovoltageopeningandimproveefficiency.Theactiveclampingtechniqueisusedfortheprimarysoftswitchandsynchronousrectificationtoreducelosses.Theresonantcircuitiscomposedoftheauxiliarysideofthecoupledinductor,theleakageinductanceofthecoupledinductor,theresonantcapacitor,twodiodesandtheoutputcapacitance.Thevoltageboostratiodependsnotonlyonthedutyratio,butalsoonthevariationratioofthecouplinginductor,whichhastheadvantageofhighgain.Inaddition,duetotheactiveclamptechnology,theenergyintheleakageinductancecanberecoveredandutilizedtoprovideenergyforthecharginganddischargingofthejunctioncapacitoroftheswitches,soastorealizethesoftswitching.Duetothecoupledinductor,theproposedconvertercanachievehigheroutputvoltageatlowervoltagestress,solowvoltagedeviceswithlowon-resistancecanbeusedtoimprovetheefficiencyofthesystem.Inthispaper,theoperationprincipleoftheproposedconverterisanalyzed,andtheexpressionsarederivedtheoretically.Onthisbasis,theconditionsofobtainingsoftswitchoftheconverterareanalyzedtheoretically.Besides,thevoltageandcurrentstressofeachdeviceoftheconverterareanalyzedandtheselectionmethodoftheoutputcapacitorisgiven,whichprovidesatheoreticalbasisfordeviceselection.Intheexperiment,a1kWratedprototypeismade,andtheexperimentiscarriedoutfortheperformanceoftheproposedconverter,suchashighstep-up,softswitching,lowvoltagestress,highefficiencyandetc.Theinputvoltageis40Vandtheoutputvoltageis380V,whichcanrealizethe9.5voltagegain.AllswitchingtubescanrealizeZVSsoftswitchingoperation,andalldiodescanrealizeZCSoperation.Becauseallswitcheshavesoftswitchingoperation,andtheswitchingcurrentstressissmall,thepeakefficiencyoftheproposedconverterisabout97.5%under10timesBoostratiowhichverifiesthesuperiorityoftheproposedtopology.
作者：王哲 李驰 郑泽东 李永东Author：WangZhe LiChi ZhengZedong LiYongdong
作者单位：电力系统及发电设备控制和仿真国家重点实验室(清华大学)北京100084
刊名：电工技术学报
Journal：TransactionsofChinaElectrotechnicalSociety
年，卷(期)：2024, 39(1)
分类号：TM131.3
关键词：耦合电感 谐振变换器 高增益 软开关
Keywords：Coupledinductor resonantconverter highstep-up softswitching
机标分类号：TM46TN386.1TM935
在线出版日期：2024年1月18日
基金项目：广东省重点领域研发计划资助项目一种基于耦合电感的高增益软开关谐振变换器[
期刊论文] 电工技术学报--2024, 39(1)王哲 李驰 郑泽东 李永东该文提出了一种具有高增益、软开关的新型谐振变换器.该谐振变换器使用耦合电感来提高电压增益,升压比不仅取决于占空比,还取决于耦合电感的变比,具有高增益的优点.此外,由于采用了有源钳位技术,漏感中的能量可以被回收利...参考文献和引证文献
参考文献
引证文献
本文读者也读过
相似文献
相关博文
一种基于耦合电感的高增益软开关谐振变换器 A High Step-Up ZVS/ZCS Resonant Converter Based on Coupled Inductor
一种基于耦合电感的高增益软开关谐振变换器.pdf
- 文件大小:
- 5.25 MB
- 下载次数:
- 60
-
高速下载
|
|
