耦合电感二次型Boost变换器的研究

作     者：田东豪 

作者单位：辽宁工程技术大学 

学位级别：硕士

导师姓名：荣德生;王凯

授予年度：2021年

学科分类：080801[工学-电机与电器] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 

主      题：DC-DC变换器 高增益 二次型Boost变换器 耦合电感 状态空间平均法 解耦集成 

摘      要：新能源逐渐成为了全球各国大力发展的目标。其中,以太阳能、风能为代表的可再生能源具有绿色、高效等关键特性,使其成为新能源领域的代表。新能源发电的电压等级普遍低于所需电压等级,故为满足新能源发电并网等需求,诸多国内外学者将着眼于研制一种高增益、高效率、高稳定、高功率密度的DC-DC变换器。本文首先以基础Boost变换器为切入点,将两个Boost变换器级联得到二次型Boost变换器,通过将其中的双独立电感改进为双耦合电感,并在变换器后级引入耦合电感副边和二极管电容倍压单元,得到本文双耦合电感二次型Boost变换器。相较于传统变换器,所提变换器具有更高的电压增益。对所提变换器后级倍压进一步研究,使其可通过叠加的方式灵活提升电压增益。对变换器中电感工作在CCM、DCM以及BCM临界条件进行了详细分析,通过与国内外学者提出的变换器进行对比,验证本文变换器具有更高的电压增益。为进一步提升变换器的功率密度,对所提变换器中存在的两个耦合电感进行磁集成设计。采用解耦集成的方式,将两个耦合电感的四个绕组缠绕在一个“EI磁芯中,使得磁芯的利用率和损耗得到明显改善。通过状态空间平均法对双耦合电感二次型Boost变换器建立数学模型,根据数学模型设计单电压闭环控制回路。利用软件MATLAB/Simulink验证控制回路的可行性并求解PID参数。最后对样机进行了整体设计,主要包括驱动电路设计、采样电路设计、样机主体电路设计、控制器设计,将设计好的样机进行试验搭建,通过观察仿真结果证明了理论分析的准确性。该论文有图59幅,表5个,参考文献64篇。