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一种新型boost变换器A Novel Boost Converter 李鹏飞，蒋赢，陈宗祥，潘俊民 上海交通大学，上海 200240 摘要 引言 新型boost变换器拓扑 工作模态及其分析 开关管及二极管参数分析 输入及输出特性分析 新型boost变换器实验及结果 结论 摘要 将串并联二极管电容网络、与传统boost升压电路相结合，提出一种新型的boost电路。与传统的boost电路以及其他类型的升压电路相比较，本文提出的电路具有较明显的优势，在不提高对器件要求的同时，有效地提高升压比，在同样的电压变比条件下，有更高的效率。本文分析了新型boost电路的工作原理，并进行了实验验证。实验表明，该新型boost变换器结构简单，性能优良，具有实用价值。 引言 传统boost变换器具有结构简单、易实现等优点，在升压场合得到了广泛应用。光伏发电系统中，蓄电池的输出电压较低，这就迫切的需要较大的升压来满足后级逆变器的需要。为了提高变换器的变换能力、可调范围和效率，学者们对传统的boost变换器进行了改进。采用隔离式高频变压器的升压变换器也被广泛研究和应用。而此类拓扑都存在电路结构和控制方法较为复杂等不足。本文提出了一种新型boost电路，在传统boost电路的基础上添加了两组二极管和电容，与传统boost电路的开关管构成一个开关电容网络。该拓扑具有结构简单、控制简便、升压范围大、效率高等优点。本文对该新型boost变换器在输入电感电流工作在连续状态下的情况进行了分析，并通过实验对其进行验证。 新型boost变换器拓扑 新型boost基本拓扑结构，相比传统boost变换器，在开关管S与二极管D之间加入一个开关二极管电容网络，由器件D1、C1、D2、C2及其开关管S组成。其中选取同样规格参数的D1、D2与C1、C2，满足C1=C2=C1,2。通过二极管D1、D2分别控制电容C1、C2能量的流动方向，而电容C1、C2作为能量传递的中间环节从电源Ui与电感L获得能量，并传送到负载。二极管电容网络之后的二极管D能够保证电能的单向流动。 工作模态一 工作模态一分析 工作模态二 工作模态二分析 工作模态分析 根据(2)和(4)关系式，可以得到整个电路的升压变比关系为： （5） 新型boost变换器相比于传统boost变换器，前者在理论上可以提供两倍于后者的升压能力，具有很好的应用价值。 开关管及二极管参数分析（1） 开关管及二极管参数分析（2） 开关管及二极管参数分析（3） 开关管及二极管参数分析（4） 输入及输出特性分析 新型boost变换器实验 实验各个器件及其参数选择如下： 额定输入电压为50V,输出电压为200V，100V；输出电阻200 ，100 ；电感为2.44mh，寄生电阻为0.6 ；开关电容网络电容选择为电解电容,输出滤波电容选择为电解电容；开关管S为IRFPS3815，开关频率为40kHz；二极管为BYR29-600。 新型boost变换器实验结果（1） 新型boost变换器实验结果（2） 结论 新型boost变换器有着较高的升压能力，相比其他类型的升压电路也有着结构简单、实现容易的优点。通过实验也证明，新型boost变换器在保证较大升压变比和较高输出电压的同时，不提高对电路器件的耐压等级限制，能够实现更大的变换功率，输出性能良好。 与传统boost电路相比，在相同电压变比的条件下，有更高的变换效率。新型boost变换器作为一个新颖的基础拓扑，具有很好的发展前景。 * * 工作模态一：开关管S导通，二极管D导通，D1、D2截止。 工作模态一：电源电压u i加到升压电感L上，电感电流iL线性增加。 当t=Ton=dTS时，iL达到最大值ILmax，d为开关管S的占空比。在开关管S导通期间，iL的增量iL+为 （1） D1-c-d-C1回路中，C1两端电压为+uC1，而二极管D1则被C1上的电压+uC1钳制关断；同样的，在C2-c-d-D2回路中，二极管D2被C2上的电压+uC2钳制关断。此时C1、C2串联经二极管D对电容C充电，同时对负载RL供电。回路为b-C2-c-d-C1-a-D-C//RL-b。此时uO=uab，uab=uC1+uC2，当C1=C2时，uC1=uC2=uC1,2，uO=uab=2uC1,2，则电压传递系数为 （2） 工作模态二：开关管S关断，二极管D截止，D1、D2导通。 工作模态二