【摘 要】
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在新能源发电系统中,由于光伏组件本身差异和阴影效应的影响,其输出电压变化范围较大、电压等级低、稳定性较差,燃料电池也面临着同样的情况。为满足两级式光伏系统中逆变器输入侧母线电压的等级要求,需要使用DC-DC变换器对直流电压进行升压转换。于是,本文重点从变换器的高增益、宽范围输入、工作模式及特性方面提出了新型正-反激组合式DC-DC变换器,并进行了相应理论分析与实验验证。主要研究内容如下:首先,本文
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在新能源发电系统中,由于光伏组件本身差异和阴影效应的影响,其输出电压变化范围较大、电压等级低、稳定性较差,燃料电池也面临着同样的情况。为满足两级式光伏系统中逆变器输入侧母线电压的等级要求,需要使用DC-DC变换器对直流电压进行升压转换。于是,本文重点从变换器的高增益、宽范围输入、工作模式及特性方面提出了新型正-反激组合式DC-DC变换器,并进行了相应理论分析与实验验证。主要研究内容如下:首先,本文构造了一种新型的正-反激组合式DC-DC变换器拓扑,适合作为前级DC-DC拓扑方案用在两级式光伏发电系统中。该变换器保留了反激拓扑的原边结构,在变压器副边将正激与反激输出回路相结合,用二极管划分正激与反激的能量传输回路。其中,反激回路附加了起辅助作用的钳位电容。其次,对该正-反激变换器在不同模式下进行工作模态分析,推导出电压增益、电感电流的关系,并进一步研究了电路的工作特性。该拓扑具以下显著优点:开关管在开通和关断期间均有能量传输到负载侧,提升了变换器的整体效率;相较于传统正激变换器具有更宽范围适应输入电压能力,且不需要额外磁复位回路;相较于反激变换器具有更高增益的输入输出电压比,更小的输出电流纹波,进一步地提高了功率密度。本文还分析了该变换器在不同工作模式下的能量传输方式、电路约束条件和特性,随后应用Matlab/Simulink仿真软件搭建了该正-反激组合式DC-DC变换器模型,仿真验证了拓扑理论分析的正确性。最后,本文设计了PWM控制策略,根据该变换器的特性,设计了主电路及控制电路等方案,在实验室成功地搭建了原理样机平台。该变换器在40V-60VDC输入时,只需更小的占空比,就实现了200VDC/200W输出,实验验证了该拓扑拥有高增益,适合高压输出场合。图[53]表[4]参[85]
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