两相Boost电路耦合电感设计方法研究

耦合电感式高增益Boost变换器分析研究汪青;李卫龙;周尚武【摘要】在新能源电动汽车、风力发电和光伏发电并网系统中,需要采用非隔离高增益直流变换器.传统Boost变换器的电压增益和效率受开关器件、电容和电感等影响,并且占空比不能大,电压增益较低.在传统Boost变换器的基础上,利用耦合电感的特性,将其应用在传统Boost变换器拓扑上,通过改变耦合电感匝比来提升电压.首先分析了耦合电感高增益直流变换器在考虑漏感和不考虑漏感情况下的工作原理以及性能分析,然后进行仿真分析,仿真结果验证了理论分析的正确性.【期刊名称】《佳木斯大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2018(036)005【总页数】5页(P704-708)【关键词】耦合电感;高增益;新能源;漏感【作者】汪青;李卫龙;周尚武【作者单位】安徽新华学院,安徽合肥230000;安徽省煤炭科学研究院,安徽合肥230001;安徽新华学院,安徽合肥230000【正文语种】中文【中图分类】TM4330 引言近年来，新能源开发和利用备受关注。

如在光伏和风力发电系统中，因其输出电压等级较低，不能满足需求，需直流变换器的参与来提高电压等级。

国内外专家提出很多高升压比和高效率的拓扑结构。

文献[1]提出将串并联二极管电容网络与传统Boost电路结合，相同占空比下可提高升压比，但占空比范围有一定限制，且开关管电压、电流应力较大。

文献[2-3]提出改进二次型Boost变换器拓扑，在电流连续模式下升压能力有所提升，但占空比增大，优势不明显。

文献[4]提出利用开关电感的Boost变换器拓扑，提高了电压增益，但对开关管及二极管的电压应力减少不明显，且增加了原器件数量，电路可靠性差。

耦合电感式高增益直流变换器，通过改变占空比来改变输出电压，还可通过调节线圈匝比来提高升压比。

同时主开关管的电压、电流应力大大减少，从而极大地减少了开关损耗。

1 电路分析1.1 工作原理耦合电感型高增益直流变换器拓扑图如图1所示。

双极PFCBOOST电感设计双极PFC (Power Factor Correction) 是一种用于改善电力系统功率因数的技术。

它可以有效地减少电网中的谐波和电压变化，提高系统的功率因数，从而提高电能的利用率并降低能源消耗。

双极PFC Boost拓扑是一种常见的PFC电路设计，它利用谐振电感和DVR (Digital Voltage Regulator)控制器来实现高效的功率因数校正。

在双极PFC Boost电路中，电感是一个关键的元件。

它用于储存和释放能量，并提供所需的电流波形。

电感的设计必须满足一定的要求，以确保系统的稳定性和效率。

以下是双极PFC Boost电感设计的一般步骤：1.确定所需的电感值：根据系统的输入电压、输出功率和开关频率，计算所需的电感值。

较高的电感值有助于减小谐波和滤波电容的尺寸。

2.选择合适的材料：电感的材料决定了其磁性能和损耗特性。

常见的电感材料包括铁氧体、铁矽合金和磁性粉末。

根据系统的要求，选择合适的材料。

3.计算电感线圈的尺寸：通过确定电感线圈的截面积和总长度，计算出电感线圈的尺寸。

尺寸的选择应考虑到线圈的电阻、电感和磁耦合特性。

4.确定线圈参数：包括线圈的匝数、层数和绕组方式等。

这些参数的选择将影响电感的性能和效率。

5.考虑线圈的损耗：通过计算和模拟，估算线圈的损耗，以确保电感在高功率和高频率条件下的稳定性和效率。

6.进行实际测试：根据设计参数，制作电感原型，并进行实际测试。

测试结果可用于进一步优化电感设计。

总之，双极PFC Boost电感设计需要考虑多个因素，包括电感值、材料选择、尺寸计算、线圈参数确定和损耗估算等。

通过合理的设计和测试，可以实现高效的功率因数校正系统。

车用大功率两相Boost变换器耦合电感设计
谢方舟;张逸成;韦莉;姚勇涛;刘帅
【期刊名称】《机电一体化》
【年(卷),期】2012()8
【摘要】大功率DC/DC变换器中交错并联技术被广泛使用。

为了减小变换器的体积,将耦合电感引入大功率DC/DC变换器。

首先介绍了相关理论,其次给出了耦合电感的设计步骤和公式,最后给出了有限元分析(finite element analysis,FEA)仿真数据。

将耦合电感和传统的单路分立电感进行了比较。

仿真结果表明,给出的设计方法可行,可以大大减小变换器的体积。

【总页数】5页(P68-71)
【关键词】DC/DC;变换器;耦合电感;减小体积;FEA仿真
【作者】谢方舟;张逸成;韦莉;姚勇涛;刘帅
【作者单位】同济大学电子与信息工程学院,电气工程系
【正文语种】中文
【中图分类】TN624
【相关文献】
1.两相并联Boost变换器的耦合电感软开关策略 [J], 吴其谌;钱挺
2.两相Boost电路耦合电感设计方法研究 [J], 郑峰;明正峰
3.双耦合电感双Boost变换器的优化设计 [J], 郁春雷;王慧贞;李依彬
4.基于双耦合电感高增益二次型Boost变换器 [J], 田东豪;荣德生
5.一种新颖的升压型电压调整器—两相交错并联耦合电感BOOST变换器 [J], 胡庆波;瞿博;吕征宇
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BOOST电路设计及仿真BOOST电路是一种升压电路，在电压电平较低的情况下，能够将输入电压提升到输出电压。

BOOST电路被广泛应用于电力电子领域，如电源、DC-DC转换器、光伏逆变器等。

BOOST电路的设计主要包括两个方面：拓扑结构设计和元件参数选择。

首先应选择合适的拓扑结构，BOOST电路拓扑结构多样，如单端输出、双绕绕制、双端输出等。

这里我们选择单端输出的BOOST电路拓扑结构。

BOOST电路的原理基于电感耦合和开关管的开关原理。

当电感L和二极管D恒定时，开关管S的导通和关闭会使电感L的磁场发生变化，从而使输出电压发生变化。

在导通状态下，能量储存在电感L中。

在关闭状态下，储存在电感L中的能量会传递到输出端，从而提高输出电压。

BOOST电路的关键参数：输入电压Vin：BOOST电路的输入电压是其工作的基础。

在选择拓扑结构时，需要明确输入电压的范围，以便选取合适的器件参数。

输出电压Vout：输出电压是BOOST电路的主要输出参数。

在设计时，需要确定输出电压所需的级数，以及负载电流的大小。

电感L：电感L是BOOST电路的关键元器件，负责储存能量。

在设计时需要选取合适的电感值和电感电流。

注意，电感L的选取也会对电路的效率产生影响。

开关管S：开关管是BOOST电路的关键元器件之一，主要负责电路的开关功能。

在设计时需要选取合适的开关管，考虑其最大电压和最大电流，并选择合适的开关频率。

设计和仿真步骤：1、确定电路参数设计之前首先需要明确电路所需的参数，如输入电压范围、输出电压、电感和电容等。

这些参数需要根据实际需求来确定。

2、选择拓扑结构BOOST电路拓扑结构多样，需要选择适合自己需求的拓扑结构。

选择单端输出的BOOST 电路拓扑结构。

3、选用元器件根据电路参数和选定的拓扑结构，选用合适的元器件，如电感、开关管、二极管、电容等。

4、绘制电路图根据选用的元器件和拓扑结构，绘制BOOST电路的电路图。

5、SIMULINK仿真利用MATLAB软件中的SIMULINK工具箱进行BOOST电路的仿真。

采用耦合电感的交错并联Boost一、本文概述本文将深入探讨一种创新的电力电子技术——采用耦合电感的交错并联Boost电路。

在现代电力电子系统中，Boost电路作为一种重要的电能转换装置，广泛应用于各种场景，如电池管理、可再生能源系统和电动汽车等。

传统的Boost电路在某些应用场合下存在效率低下、热损耗大等问题。

为了克服这些限制，研究人员提出了采用耦合电感的交错并联Boost电路。

耦合电感作为一种特殊的电气元件，在电力电子电路中具有独特的优势。

通过合理设计耦合电感，可以实现在相同体积下更高的电能转换效率，降低热损耗，并且具有更好的电磁兼容性。

而交错并联技术则能够进一步提高Boost电路的可靠性和稳定性，降低对单一元件的依赖。

本文将对采用耦合电感的交错并联Boost电路进行详细的理论分析和实验研究。

我们将从电路拓扑结构出发，介绍该电路的基本构成和工作原理。

通过数学建模和仿真分析，探究该电路在不同工作条件下的性能表现。

通过实验验证，评估该电路在实际应用中的效果，为相关领域的研究和应用提供有益的参考。

本文的研究不仅有助于推动电力电子技术的发展，也为解决现代电力系统中面临的挑战提供了新的思路和方法。

通过深入研究采用耦合电感的交错并联Boost电路，我们有望为未来的电力电子系统带来更高效、更可靠、更环保的解决方案。

二、耦合电感理论及其特性分析耦合电感，也称为变压器，是一种能够实现电能传输和电压变换的电感器件。

其工作原理基于法拉第电磁感应定律，当一次侧线圈中的电流发生变化时，会在其周围产生磁场，进而在二次侧线圈中产生感应电动势，实现电能的传输。

耦合电感的特性主要由其耦合系数、匝数比以及电感值等参数决定。

耦合系数是描述一次侧和二次侧线圈间磁场耦合程度的物理量，其值越接近1，表示耦合程度越高，能量传输效率也越高。

匝数比则是一次侧和二次侧线圈的匝数之比，它决定了电压的变换比例。

电感值则是描述电感器件对电流变化的阻碍程度，其大小会影响电流的变化速率以及磁场的强度。

2 系统设计2、 1 Boost 升压电感的设计要想设计出性能优良的PFC 电路,除了IC外围电路各元件值选择合理外,还需特别认真选择Boost 升压储能电感器。

它的磁性材料不同,对PFC 电路的性能影响很大,甚至该电感器的接法不同,且会明显地影响电流波形;另外,驱动电路的激励脉冲波形上升沿与下降沿的滞后或振荡,都会影响主功率开关管的最佳工作状态。

当增大输出功率到某个阶段时,还会出现输入电流波形发生畸变甚至出现死区等现象。

因此,在PFC 电路的设计中,合理选择Boost PFC 升压电感器的磁心与绕制电感量就是非常重要的。

电感值的计算以低输入电压Uin(peak) 与对应的最大占空比Dmax时保证电感电流连续为依据,计算公式为:式中Uin(peak)———低输入交流电压对应的正弦峰值电压,VDmax———Uin(peak) 对应的最大占空比ΔI———纹波电流值,A; 计算时,假定为纹波电流的30%fs———开关频率,Hz占空比的计算公式为:若输入交流电压为220 V( 最低输入电压为85 V),输出直流电压为390 V,开关频率为fs =50 kHz,输出功率Po =350 W,则可计算得到Dmax =0、78,纹波电流为1、75 A,从而求得电感值L3 =713 μH,实际电感值取为1 mH。

由于升压电感工作于电流连续模式,需要能通过较大的直流电流而不饱与,并要有一定的电感量,即所选磁性材料应具有一定的直流安匝数。

设计中,升压电感器采用4 块EE55 铁氧体磁心复合而成,其中心柱截面气隙为1、5 mm,Boost 储能电感器的绕组导线并不用常规的多股0、47 mm漆包线卷绕,而就是采用厚度为0、2mm、宽度为33 mm 的薄红铜带叠合,压紧在可插4 块EE55 磁心的塑料骨架上,再接焊锡导线引出,用多层耐高压绝缘胶带扎紧包裹。

去消用薄铜带工艺绕制的Boost 储能电感,对减小高频集肤效应、改善Boost 变换器的开关调制波形、降低磁件温升均起重要作用。

开关电感二次型Boost变换器探究摘要：随着电子技术的不息进步，对于高压、高功率、低噪声的电源需求越来越迫切。

而Boost变换器作为一种高效率、高稳定性的DC- DC变换器，在电源领域得到了广泛的应用。

本文主要探究了开关电感二次型Boost变换器的工作原理及其应用。

关键词：Boost变换器，开关电感，二次型，工作原理，应用起首，介绍了Boost变换器的基本工作原理和电路结构，并详尽谈论了Boost变换器在不同工作状态下的性能、参数选择和设计要点。

然后，针对Boost变换器中存在的缺点，提出了开关电感二次型Boost变换器的改进方法，并对其进行了探究和分析。

在中，起首介绍了其工作原理，包括开关电容、开关电感和输出电感电容等元器件的正、反向导通状态下的工作原理。

然后，基于李雅普诺夫稳定性理论，分析了开关电感二次型Boost变换器稳定性的问题，提出了改进的开关控制策略。

最后，通过仿真试验和实际测试，验证了开关电感二次型Boost变换器的改进措施的有效性和优点。

探究结果表明，开关电感二次型Boost变换器具有较好的稳定性、高转换效率、低输出波动和低EMI等优点，在高压、大功率和低噪声电源领域具有广泛的应用前景。

综上所述，本文主要对开关电感二次型Boost变换器的工作原理和应用进行了探究，并提出了改进的方法。

该探究效果有望为电源领域的高压、高功率、低噪声电源的研发提供参考和借鉴Boost变换器是一种常用的DC-DC变换器，其能够将输入电压转换为更高的输出电压。

Boost变换器主要由开关管、电感和电容组成，其工作原理是通过周期性地开关开与关，将电源电压加到电感上，然后变为高电压直流电，再通过滤波器输出稳定的直流电。

在使用Boost变换器时，需要思量各个元器件的参数选择和电路设计要点，如开关管的导通和关断速度、电感的电流饱和、滤波电容的选择等。

另外，在不同的工作状态下，Boost变换器的性能也会有所不同，如在电源电压或负载变化较大的状况下，其输出电压稳定性和转换效率可能会受到影响。