交错并联开关电容Boost变换器研究开题报告

 2023-09-11 09:52:39

1. 研究目的与意义

1.研究背景

微电网作为智能电网的重要组成部分,具有能源利用效率高、绿色环保、可再生能源接纳能力强等优点。然而,光能、风能等可再生能源发电易受光照、温度等因素的影响,其输出功率具有波动性、间断性和随机性。燃料电池具有利用寿命长、价格低等优点,可作为微电网的一种有效储能方式,大大降低可再生能源并网的难度[1-2]。

燃料电池等可再生能源系统组件的发电效率或寿命与输出电流纹波率密切相关[3],且输出电压较低,变化范围较宽,因此通常需要低电流纹波的升压变换器作为接口,才能满足直流母线或负载的电压要求[4-5]。

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2. 研究内容和问题

图1(a)为传统开关电容Boost变换器。可以看出,其输入、输出电流均连续,且电容C1、C2和二极管D1、D2构成开关电容网络,如图1(a)中虚线框所示。图1(b)为本文提出的交错并联分裂开关电容(InterleavedSplit-Switched-Capacitor, ISSC)高增益Boost变换器。可以看出,其将图1(a)中的开关电容网络分裂成两条支路(如图1(b)中阴影部分所示),并引入额外的输入电感L2和开关管S2,实现了交错并联结构,并形成两个SCD网络,分别为(S1、D1、C1)和(S2、D2、C2)。此外,开关管S1和S2的开关周期相同,开通时刻互差180°,且二者的占空比分别为d1和d2。

本文仅针对所提ISSC高增益Boost变换器各电感电流均连续时的工作原理进行讨论。为了便于分析,在图1中标出了各物理量的参考方向,并作如下假设:①变换器工作已经处于稳态;②所有功率器件和滤波元件均为理想器件;③输入电压Uin恒定;④电容C1、C2和Co足够大,以至于端电压纹波很小,可忽略不计。

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3. 设计方案和技术路线

为了完成本课题提出的研究目标,本项目采用理论分析和实践验证相结合的研究方法。

相应的技术路线和工作方案具体如下:

(1) 熟悉课题及要求,检索有关资料,调研;

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4. 研究的条件和基础

目前实验室已具备本课题所需的基本设备,具体包括计算机(安装了Keil、Saber仿真软件、visio画图软件),实验必备仪器(直流稳压源、示波器、各类芯片器件)。

已经具备相关基础理论知识,包括电力电子技术、自动控制原理等。
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