基于再生能源系統(tǒng)的高效能電力轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)

　　2 電路工作原理

　　圖2及圖3分別為本文提出一新型低輸出電流漣波升壓型電力轉(zhuǎn)換器電路及其主要電壓、電流波形。電路的組成，包括一輸入電感器Li，一變壓器T1，兩個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)元件Q1-Q2，一個(gè)箝位電容器C1，一個(gè)輸出電容器C0，及兩對兩兩串接在一起的整流二極體D1-D2-D3-D4。其中變壓器一次側(cè)有兩組繞組P1-P2，二次側(cè)有兩組繞組S1-S2，及兩組分別標(biāo)示為L1-L2的二次側(cè)漏感。各組的匝數(shù)比，分別為P1：P2：S1：S2=1：1：N：N。

　　為簡化電路的分析，假設(shè)：所有的半導(dǎo)體元件為理想；輸入電感器Li值足夠大，因此可視為一理想電流源；箝位電容器C1，一個(gè)輸出電容器C0足夠大，因此可視為一理想電壓源；漏感L1=L2。

　　本電路的工作原理，可區(qū)分為四個(gè)時(shí)區(qū)間，分別如圖4（a）-（d）所示。

　　（a）T0-T1

　　如圖4（a）所示，閘級控制信號VGS1于T0加諸于半導(dǎo)體開關(guān)元件Q1。因此，半導(dǎo)體開關(guān)元件Q1和Q2同時(shí)被導(dǎo)通，變壓器一次側(cè)兩繞組P1-P2因此被短路，導(dǎo)致一次側(cè)輸入電壓跨在輸入電感器Li，處于充電狀態(tài)，電感電流因而呈線性上升。而在二次側(cè)，因整流二極體D1-D4，無法獲得導(dǎo)通的順向偏壓，均呈現(xiàn)關(guān)斷狀態(tài)。此時(shí)，一半的負(fù)載電流由輸出電容C0提供，另一半則由箝位電容器C1經(jīng)由C1（+）-S1-L1-R-S2-L2-C1（-）路徑提供。由于箝位電容器能分?jǐn)偞艘粫r(shí)區(qū)間所需要的負(fù)載電流，輸出電容的電流漣波得以降低為負(fù)載電流的一半。因此，得以選用較小數(shù)值的輸出電容器。另外，因?yàn)槎蝹?cè)繞組極性相反，跨在此二繞組上的電壓互相抵消，使得箝位電容器的平均電壓被箝制等于輸出電壓值V0。

　?。╞）T1-T2

　　如圖4（b）所示，閘級控制信號VGS2于T1被移除。在此一時(shí)區(qū)間，一次側(cè)輸入電壓及電感電壓總和，跨在變壓器一次側(cè)P1繞組，經(jīng)由變壓器二次側(cè)繞組S1，整流二極體D1-D2路徑，將大部分的輸入功率傳送到負(fù)載。同時(shí)，部分的輸入功率也分別對輸出電容C0及箝位電容器C1，經(jīng)由S1-L1-C0-D2-D1-S1和S2-D2-D1-C1-L2-S2路徑進(jìn)行充電。此時(shí)，二極體D3-D4，分別因D1-D2的導(dǎo)通，而被箝制于輸出電壓值V0。