一种基于Sepic的新型高增益DC/DC变换器
2021年电子技术应用第5期
高 双，赵世伟，张龙威，李江荣
华南理工大学 电力学院，广东 广州510641
摘要： 为了解决Boost变换器在极限占空比情况下才能获得高电压增益这一缺点，在传统的Sepic变换器基础上提出一种新型的高增益变换器。该变换器保留了Sepic变换器输入电流连续等优点，通过引入无源钳位电路，降低了开关管的电压应力，同时由于耦合电感的漏感与电容发生谐振，有效减弱了二极管反向恢复问题的影响。详细分析了变换器在每个开关模态的工作过程，推导出变换器的电压增益表达式和开关器件的电压应力。制作一台100 W的实验样机，通过实验验证了理论分析的正确性。
中图分类号： TN86
文献标识码： A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.200941
中文引用格式： 高双，赵世伟，张龙威，等. 一种基于Sepic的新型高增益DC/DC变换器[J].电子技术应用，2021，47(5)：108-111，116.
英文引用格式： Gao Shuang，Zhao Shiwei，Zhang Longwei，et al. A novel high step-up DC/DC converter based on Sepic[J]. Application of Electronic Technique，2021，47(5)：108-111，116.
文献标识码： A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.200941
中文引用格式： 高双，赵世伟，张龙威，等. 一种基于Sepic的新型高增益DC/DC变换器[J].电子技术应用，2021，47(5)：108-111，116.
英文引用格式： Gao Shuang，Zhao Shiwei，Zhang Longwei，et al. A novel high step-up DC/DC converter based on Sepic[J]. Application of Electronic Technique，2021，47(5)：108-111，116.
A novel high step-up DC/DC converter based on Sepic
Gao Shuang，Zhao Shiwei，Zhang Longwei，Li Jiangrong
School of Electric Power Engineering，South China University of Technology，Guangzhou 510641，China
Abstract： In order to solve the shortcoming that Boost converter can obtain high voltage gain under the limit duty cycle, a new type of high-gain converter is proposed on the basis of the traditional Sepic converter. The converter retains the advantages of the continuous input current of the Sepic converter, by introducing a passive clamp circuit, the voltage stress of the switch tube is reduced, at the same time, the leakage inductance and the capacitor in the circuit have a resonance process, effectively reducing the impact of the diode reverse recovery problem. The working process of the converter in each switching mode was analyzed in detail, the voltage gain expression of the converter was deduced, and the voltage stress of the switching device were calculated. A 100 W experimental prototype was made, and the correctness of the theoretical analysis is verified through experiments.
Key words : Sepic converter；high step-up；passive clamping；resonance
0 引言
近年来，DC/DC变换器广泛应用在多种工业领域中。例如在可再生能源的直流微网系统中，太阳能光伏板、燃料电池等微源都需要通过DC/DC变换器与直流母线相连接[1-4]。然而光伏电池和燃料电池这些微源提供的直流电压较低，要达到较高的电压增益，必须要求传统的Boost变换器工作在极大的占空比下，这样不仅会使得开关损耗增加，而且不利于Boost变换器的长期工作[5-8]。文献[9-11]在传统的Boost变换器基础上引入开关电容与开关电感单元，虽然在一定程度上提高了电压增益，但是所提升的电压增益有限，并且所用元器件数量较多，成本高且不利于控制。除了在传统的Boost变换器基础上改进得到高增益的DC/DC变换器拓扑以外，Sepic变换器以输入与输出同相、输入电流连续等优点也逐渐应用于可再生能源系统中。文献[12-13]通过将耦合电感与有源开关电感单元与传统的Sepic变换器相结合提高了变换器的电压增益，但是所用开关器件与电感数量较多，不利于变换器体积的小型化且变换器的控制设计较困难。本文在文献[14]的基础上提出了一种新型的Sepic高增益DC/DC变换器，将无源钳位电路和耦合电感单元引入传统的Sepic变换器中，所提出的变换器具有电压增益高、输入电流连续且纹波小、二极管反向恢复问题轻等优点，并且只使用一个开关管，其结构和控制方法较简单。
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作者信息:
高 双，赵世伟，张龙威，李江荣
(华南理工大学 电力学院，广东 广州510641)
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