新型高效高增益Boost变换器的研究

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一
台实验样机。实验结果证明了理论分析的正确性。关键词：变换器；开关电感；开关电容
中图分类号：ＴＭ４６文献标识码 ห้องสมุดไป่ตู้ Ａ文章编号：１０００ — １００Ｘ（２０１７）１１－００１７ — ０３
ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ｗｈｉｃｈａｃｈｉｅｖｅｓａｓｍａｌｌｅｒｄｕｔｙｃｙｃｌｅｔｏｏｂｔａｉｎａｌａｒｇｅｖｏｌｔａｇｅｇａｉｎ，ｆｕｒｔｈｅｒｉｍｐｒｏｖｅｓｔｈｅａｂｉｌｉｔｙｏｆｈｅｔＢｏｏｓｔｃｏｎｖｅ￣ｅｒ．Ａｔｔｈｅｓａｍｅｔｉｍｅ，ｔｈｅｎｅｗｃｏｎｖｅ￣ｅｒｉｍｐｒｏｖｅｓｓｏｍｅｓｈｏｒｔｃｏｍｉｎｇｓｏｆｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌＢｏｏｓｔｃｏｎｖｅｒｔｅｒａｎｄｒｅｄｕｃｅｓｔｈｅｖｏｌｔａｇｅｓｒｅｔｓｓｏｎｔｈｅｐｏｗｅｒｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ，ｒｅｄｕｃｉｎｇｈｅｔｓｉｔｗｃｈｃｏｎｄｕｃｔｉｏｎｌｏｓｓｅｓａｎｄｄｉｏｄｅｒｅｖｅｓｅｒｒｅｃｏｖｅｒｙｌｏｓｓｅｓ．Ｔｈｅｔｈｅｏｒｅｔｉｃｌｗａｏｒｋｉｎｇｐｉｎｒｃｉｐｌｅａｎｄｏｐｅｒａｔｉｎｇｃｈａｒａｃｔｅｉｓｒｔｉｃｓｏｆｈｅｔｃｏｎｖｅｔｒｅｒｉｓａｎａｌｙｚｅｄ．Ｏｎｔｈｅｂａｓｉｓｏｆｔｈｅｏｒｅｉｔｃｌａｒｅｓｅｒｃａｈ，ｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｐｒｏｔｏｔｙｐｅｉｓｂｕｉｌｔ，ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｃｏｎｉｆｒｍｈｅｔｔｈｅｏｅｔｒｉｃａｌａｎｌｙａｓｉｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｃｏｎｖｅｔｒｅｒ；ｓｉｔｗｃｈｅｄ — ｉｎｄｕｃｔｏｒ；ｓｗｉｔｃｈｅｄ－ｃａｐａｃｉｔｏｒ
ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎａＮｏｖｅｌＨｉｇｈＥｆｉｃｆｉｅｎｃｙＨｉｇｈＧａｉｎＢｏｏｓｔＣｏｎｖｅｒｔｅｒ
ＴＡＮＧＬｉ。ＺＥＮＧＹｉ — ｄａ，ＴＡＮＪｉｎ．１ｉａｎ。ＬＩＡＮＧＤａ（ＳｏｕｔｈｗｅｓｔＪｉａｏｔｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｅｎｇｄｕ６１００３１，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｗｉｔｈｔｈｅｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎａｎｄｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｐｈｏｔｏｖｏｈａｉｃｓ，ｆｕｅｌｃｅｌｌｓａｎｄｏｔｈｅｒｇｒｅｅｎｅｎｅｒｇｙ，ａｎｅｗ
（西南交通大学，电气工程学院，四川成都６１００３１）
摘要：随着光伏、燃料电池等绿色能源的不断应用与发展，高增益Ｂｏｏｓｔ变换器得到广泛研究和应用。提出一种新型高增益Ｂｏｏｓｔ变换器．在传统Ｂｏｏｓｔ变换器基础上引入电压举升电路、开关电感、开关电容３个小单元得
ｔｙｐｅｏｆｈｉｓｈ－ｇａｉｎＢｏｏｓｔｃｏｎｖｅ￣ｅｒｂａｓｅｄｏｎｌｉｆｔｉｎｇｖｏｌｔａｇｅｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎｗｉｈｓｔｉｔｗｃｈｅｄ — ｉｎｄｕｃｔｏｒ，ｓｉｔｗｃｈｅｄ— ｃａｐａｃｉｔｏｒ
第５１卷第１１期
２０１７年１１月
电力电子技术
ＰｏｗｅｒＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ
Ｖｏ１．５１，Ｎｏ．１１Ｎｏｖｅｍｂｅｒ２０１７
新型高效高增益Ｂｏｏｓｔ变换器的研究
唐丽，曾怡达，谭金练，梁达
到。以较小的占空比获得了较大的电压增益，进一步提高了变换器升压能力。同时，该新型变换器克服了传统
Ｂｏｏｓｔ变换器开关管和二极管电压、电流应力过大的缺点，降低了功率元器件功率损耗，减小了开关管导通损耗及二极管反向恢复损耗。理论分析了该变换器的工作原理及工作特性，在理论研究基础上进行仿真并搭建了

一种新型的高效率BoostPWM变换器的研究

所有元器件都是理想的。
・
输入电压和负载变化范围内以最小的电压和电流应力为主开关管提供零电压开关，但是辅助开关管是在硬开关下关断，其关断损耗
较大、变换器的效率低。
・
输入滤波电感足够大，故在一个开关周期中，输入电压输出滤波电容足够大，故在一个开关周期中，，地可用一ｃ、
中山火炬职业技术学院（东中山５８３）梁奇峰广２４６
彭建宇
（ｈｎｓａｏｃｏｔｈｉＺｏｇｈｎＧａｇｏｇ５８３，Ｃｉ）ＬａｇＱ￣ｇＰｎａｙＺｏｇｈｎＴｒＰｌｅｎ，ｈｎｓａｕｎｄｎ２４６ｈｎｈｙｃｃａｉｎｉｎｅｇＪｎｕｉ摘要：统的ＢｏｔＶＷＭ变换器的主开关管实现了软开关，是辅助开关管是在硬开关下关断。因此，换器的效率低。提出了一传ｏｓＺＴＰ但变
种新型的ＢｏｔＶＷＭ变换器，ｏｓＺＴＰ详细分析它的工作原理及实现软开关的条件。实验结果证明了所提出的Ｂｏｔｏｓ变换器的有源开关管和二极管均实现了软开关，并且在满载时效率可达到９％左右。４新型的ＢｏｔＶＷＭ变换器的思想也可以扩展到其它的ｏｓＺＴＰ
基本变换器拓扑中得到新型零电压转换ＰＷＭ变换器。
关键词：断损耗关
零电压转换
辅助开关管
ＡｂｔａｔｎｔｅｃｎｅｔｎｌＢｏｔＺＷＭｏｖｒｒｔｅｍａｎｓｔｈｒａｉｓｓｆｓｉｈｎｉｈｕｉａｙｓｉｈｉｓｌｂａｄｓｔｈｓｒｃ：ＩｈｏｖｎｉａｏｓＶＴＰｏｃｎｅｔ，ｈｉｗｉｅｌｅｏｔｗｔｉｇｗｈｌｔｅａｘｌｒｗｔｓｔｌｙｈｒ —ｗｉｅｃｚｃｅｉｃｉｃ

Boost变换器工作原理与设计

选择磁芯材料
根据工作频率和电感值，选择合适的磁芯材料，以确保电感的性能和效率。
确定线圈匝数
根据电感值、线圈直径和磁芯材料，计算线圈匝数，以获得所需的电感性能。
二极管选择
1 2
选择合适的二极管类型
根据工作电压、电流和开关频率，选择合适的二极管类型。
确定额定电流和电压
根据最大输出电流和电压，选择二极管的额定电流和电压。
重要性
Boost变换器在许多应用中都非常重要，如分布式电源系统、电动汽车和可再生能源系统等。
Boost变换器的历史与发展
历史
Boost变换器最初在20世纪80年代被提出，随着电力电子技术和控制理论的不断发展，其性能和效率得到了不断提高。
发展
目前，Boost变换器已经广泛应用于各种领域，并且随着新能源和电动汽车的快速发展，其需求和应用前景仍然非常广阔。
当开关管关断时，电感释放所储存的能量，通过二极管和输出电容向负载提供电流，同时输出电压逐渐升高。
通过控制开关管的通断时间，可以调节输出电压的大小。
电感的作用
电感在开关管导通时储存能量，在开关管关断时释放能量。
电感的值决定了输出电压的大小和开关频率。
电感的作用是调节电流和维持输出电压的稳定。
小型化
随着电子设备的小型化和集成化，减小Boost变换器的体积成为未来的重要发展方向。
智能化
随着人工智能和物联网技术的发展，实现Boost变换器的智能化控制和远程监控成为未来的重要发展方向。
THANKS
感谢观看
02
Boost变换器的工作原理
工作原理概述
Boost变换器是一种DC-DC转换器，用于提高直流电压。

boost变换器设计报告

直流稳压电源设计报告摘要本作品采用了boost拓扑，利用电感、场效应管和二极管完成了升压的功能，利用Tl494,和IR2110进行反馈控制。

并加上前期的整流滤波电路，实现可以用从市电开始转换。

本作品基本实现了题目的功能，实现了30V到36V，2A的输出。

一、方案比较论证1.主拓扑方案的论证方案一：采用反激式变换器。

反激式变换器适合小功率的输出，输入电压大范围波动时，仍可以有较稳定的输出，并且可以实现带隔离的DC/DC变换，但其中的反激式变压器设计比较复杂，且整体效率较低。

方案二：采用boost变换器，boost是一种斩波升压变换器，该拓扑效率高，电路结构简单，参数设计也比较容易。

方案三：采用SPICE变换器，开关环路的对称性使其可以达到较高效率，电感的适当耦合也可以尽量减小纹波。

但该方案成本较高，对电容电感值要求较高，检测和控制电路较为复杂。

为节约成本，并从简单考虑，本作品选用方案二。

2.控制反馈方案的选择方案一：系统由Boost模块实现升压任务，各模块所需PWM信号的由单片机提供，单片机AD采集实时输出量，经运算后通过改变占空比调整模块工作状态。

该方案电路最简单，各种控制灵活，缺点有单片机运算量过大，开关信号占空比受单片机限制，浮点运算的时延影响电路跟随，另外单片机容易受到功率管开关干扰而失灵。

方案二：使用振荡器、比较器产生PWM波，由负反馈电路实现输出控制，单片机负责状态切换和测量显示，该方案原理易于理解，但自己装调的PWM电路在开关时容易出现振铃毛刺，直接影响了系统效率，并且要完善反馈控制对回馈信号要求较高。

方案三：借用现有成熟PWM控制器，该类集成电路输出波形好，工作稳定，都具备至少一个反馈控制引脚，按照厂商提供的典型电路就可装调出应用电路。

但这类电路一般针对专用场合设计，借用时需要较多设计计算，特别是该类芯片的反馈有极高的控制灵敏度，在单片机参与时需要较多改动。

本作品采用方案三。

二、理论分析和计算1．电路设计与分析（1）提高效率的方法在电路的设计过程中，找到了影响系统效率的主要因素有三点：功率变换器开关器件的开关损耗；感性元件的铁损和铜损；控制电路的损耗。

boost变换器增益推导

boost变换器增益推导
Boost变换器增益推导是电力系统中常用的技术，涉及到转换器的增益调节。

Boost变换器增益推导的原理如下：
首先，根据变换器的电磁耦合原理，变换器的串联结构实际上是由两个电路组成，它们之间具有一定的耦合系数。

两个电路分别被称作输入端和输出端。

在输入端，电流在控制输入端的负载情况下，电流正常流动，当电流在输出端发生变化（例如变换器负载变大）时，输出端也能够得到相应的电压和电流变化，也就是说，输出端以比输入端大的增益得到其电压或电流的变化。

其次，为计算变换器的增益，可以利用电磁耦合的原理，将输入端的电流与输
出电流进行比较，以计算波峰值比率和增益系数。

在计算过程中，要考虑的参数有输入端与输出端的耦合变化率，负载压降和相应的电流。

最后，通过运用计算公式，就可以确定变换器的增益调节率了。

至于调节结果，也可以通过实际检测方法进行校核，从而确认增益调节措施的有效性。

总之，Boost变换器增益推导是一个复杂的算法，要求变换器具备一定耦合度、晶石特性及负载参数，此外，还需要以正确的计算方法进行调节，才能够达到理想的变换效果。

它的实际效用在电力系统中有着重要地位，在变换器的调节管理中占着极其重要的地位。

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