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国际先进研究期刊》的研究在电子、电子、仪表工程

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小说高升压变换器电压乘法器模块光伏系统

A.Narasimhulu1和Dr.C。斯瓦米Reddy2
  1. PG学生[PE&ED], EEE称,SV工程学院,Chittoor,印度安得拉邦
  2. 教授,EEE的部门,SVCET Chittoor,印度安得拉邦
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文摘

小说高升压变换器提出了一个前端光伏系统。通过电压乘法器模块,一个不对称交叉高升压转换器通常加大增益没有作为一个函数在一个极端的责任比例。电压乘法器模块创建的常规提高转换器和耦合电感器。额外的常规提高变换器结合到第一阶段达到一个相当高的电压转换比率。两阶段配置不仅减少当前的压力通过每一个电源开关,但也迫使做一些事情输入纹波电流,降低了传导损失的金属氧化物半导体场效应晶体管(mosfet)。此外,该转换器功能作为有源箝位电路,温和的大型跨电源开关电压峰值。因此,low-voltage-rated场效电晶体可以采用减少传导损失和成本。效率提高了,因为能源存储在漏电感能量输出终端。最后,原型电路40-V输入电压,380 v输出,和1000 - W输出功率操作来验证其性能。最高的效率是96.8%。

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关键字
高升压变换器、电压乘法器模块,提高转换器,光伏系统

介绍
全球可再生能源的日益重视,是因为能源短缺和环境污染。可再生能源系统产生低电压输出;因此,高升压dc / dc转换器可再生能源被广泛使用在许多应用程序,包括燃料电池、风力发电和光伏系统。在可再生能源系统中,光伏系统预计将在未来的能源生产发挥着重要的作用。这种系统将光能转换成电能,低电压转换成高压通过升压转换器,它可以将能源转化成电能使用grid-by-grid逆变器或一组电池储存能量。图1显示了一个典型的光伏系统,包括一个太阳能模块,加强转换器,一个充放电控制器,电池,和一个逆变器。
之间的高升压转换器执行重要的系统,因为系统需要一个足够高升压转换。从理论上讲,传统的升压转换器,boost变换器和飞回转炉等,不能实现高升压转换效率高,因为元素或漏电感的电阻。因此,提出了一种改进型boost-fly转换器,许多转换器使用显著的耦合线圈高压转化率也被提出。

文献调查
传统的升压转换器,boost变换器和飞回转炉等,不能实现高升压转换效率高的抗性元素或漏电感.Conventional升压转换器与单个开关不适合大功率应用程序给定一个输入较大的纹波电流,从而增加传导损失。
因此,许多交叉结构和一些不对称交叉结构广泛应用。目前的研究也提出了一种不对称交叉高升压转换器,大功率的应用程序。修改boost-fly转换器。的一个简单的方法来实现高升压增益;这通过耦合线圈得到实现。转换器的性能类似于一个有源飞回转炉;因此,泄漏能量恢复到输出终端。

提出了系统
它获得额外的通过voltage-lift电容器电压增益,降低了输入电流纹波,适用于功率因数校正(PFC)和大功率应用。在本文中,一个不对称交叉高升压转换器的优点相结合前面提到的转换器,提出了将两者的优势结合起来的。电压乘法器模块的转换器,提出耦合电感的匝比可以用来扩展电压增益,和voltage-lift电容器提供了一个额外的电压转换比率。
该转换器的优点如下:
1)变换器的特点是低输入0和低纹波电流传导损失,使其适用于大功率应用程序;
2)转换器达到高升压电压增益,可再生能源系统要求;
3)泄漏能量回收和发送到输出终端,和减轻大电压峰值在主开关;
4)主开关电压应力的转换器是大大低于输出电压;
5)实现低成本和高效率的低rDS(上)和低功率切换设备的额定电压。

一)工作原理描述:
提出高升压变换器电压乘法器模块图3所示(一个)。传统提高转换器和两个耦合电感器位于电压乘法器模块,堆放在提高转炉形成不对称交叉结构。初级绕组耦合电感的Np是用来减少输入电流纹波,与Ns和二次绕组的耦合电感串联连接扩展电压增益。耦合电感器的变比例是相同的。耦合电感器的引用是用”。图3中”和“*”。
该变换器的等效电路是图3 (b)所示,Lm1和Lm2磁化电感,Lk1 Lk2代表漏电感,S1和S2表示电源开关、Cb voltage-lift电容器,n是定义为一个匝比Ns / Np。
提出的变换器在连续导电模式(CCM)和电源开关的占空比国米叶的180是在稳定的操作?相移;占空比大于0.5。关键稳定在一个开关周期波形的转换器包含六个模式,描绘在图显示了电路的拓扑阶段。
图像
模式1 (t0, t1):在t = t0,电源开关S1和S2都打开。所有的二极管reversed-biased。磁化电感Lm1 Lm2以及漏电感Lk1和Lk2收取的是线性输入电压Vin来源。
模式2 (t1, t2):在t = t1,关掉电源开关S2,从而打开二极管D2和D4。磁化电感Lm2已存储的能量转移到二次侧充电输出滤波电容器C3。输入电压源、磁化电感Lm2漏电感Lk2,和voltage-lift电容器Cb释放能量输出滤波电容器通过二极管D2 C1, C1通过扩展电压。
模式3 (t2、t3):在t = t2,二极管D2自动关闭,因为漏电感Lk2已经完全释放的总能量输出滤波电容器C1。磁化inductorLm2将能量转移到二次侧充电输出滤波电容器C3通过二极管D4直到t3。
模式4 (t3, t4):在t = t3,电源开关S2是打开和关闭所有二极管。操作模式1和4是相似的。
模式5 (t4, t5):在t = t4,关掉电源开关S1,打开二极管D1和D3。能量存储在磁化电感Lm1转移到二次侧输出滤波电容器充电C2。输入电压源和磁化电感Lm1释放能量通过二极管D1 voltage-lift电容器Cb,额外的能量存储在Cb。
模式6 (t5, t0):在t = t5,二极管D1自动关闭因为漏电感器的总能量Lk1 voltage-lift电容器Cb已经完全释放。磁化电感Lm1将能量转移到二次侧充电输出滤波电容器通过二极管D3直到t0 C2。

转换器组件和参数
图像
高升压变换器交错中引入也是合适的候选人高升压,大功率光伏系统的转换,以及其他高升压变换器交错介绍,这是一个不对称交叉结构提出了dc微型电网应用转换器是有利的。两个转换器使用耦合线圈和电压双实现高升压转换。提出的变换器,升压获得最高和压力开关的电压是最低的,作为转换器。匝比n下设计成小于2,该转换器的最高压力对二极管电压转换器相比中是最低的。此外,二极管的数量最少的是转换器引入因为该转换器的组件之间的至少转换器相比,可靠性高,成本低。因此,该变换器适用于高升压、大功率光伏系统等应用程序。在控制策略中,提出的变换器由芯片控制dsPIC30F4011如图5所示光伏电池模块和组是主要的输入电源,可视为该变换器的等效电压源,翻译和MPPT算法是通过引用。电池管理系统(BMS)的充电/放电控制器不是本文的主要优先;因此,相关的设计没有实现。

设计和实验结果
原型提出高与a40-V输入电压升压转换器,380 v输出电压和最大输出功率为1千瓦的测试。开关频率是40 kHz,和相应的组件参数列在表二世为参考,设计考虑提出转换器包括组件的选择和耦合电感的设计,它是基于前一节中给出的分析。提出的变换器,的主要漏电感耦合电感的值设置尽可能为当前共享性能。由于高升压的性能增益,匝比n可以设置1为原型电路40 - V的输入电压,380 V输出来减少成本,体积,和绕组的传导损失。因此,可以减少铜电阻影响效率。
图7 (a)说明了测量波形Vgs1, Vgs2, iLK1, iLK2, Vds1 Vds2和ils阿宝= 1千瓦。在图6中,开关电压在90 V,这是远小于输出电压380 V。图6 (b)说明Vgs1的测量波形,Vgs2, iD1、iD2, iD3, iD4阿宝= 1千瓦。实测波形与稳态分析相一致。
图6 (b)说明Vgs1的测量波形,Vgs2, iD1、iD2, iD3, iD4阿宝= 1千瓦。实测波形与稳态分析相一致。
图7显示了在所有电容电压的仿真和实验结果说明了高压存储和理论分析。Vc1 =断路器+提高变换器的输出电压,断路器等于boost变换器的输出电压。因此,Vc1是真空断路器的两倍。趋势等于Vc3;几乎是真空断路器因为匝比n设置1。
Fig.8显示了输入电流脉动的射程和currentsiLK1 iLK2耦合电感的主面Po = 1千瓦。纹波电流的峰是2(6%),确认输入纹波电流很低,即使在高功率运行。
图9:显示该转换器的测量效率。最大的效率是96.8%,阿宝= 400 W。在最大输出功率,转换效率约为96.1%。

结论
本文提出了拓扑原理、稳态分析,实验结果提出了转换器。该转换器已成功实现一个高效高升压转换没有一个极端的责任比例和匝数比通过电压乘法器模块和电压钳位功能。交叉PWM方案降低了电流通过每个电源开关和限制输入电流纹波的大约6%。实验结果表明,泄漏能量回收电容器通过Cb输出终端。同时,电源开关电压应力超过限制,远低于输出电压(380 V)。这些开关,进行低压级和低开态电阻MOSFET,可以选择。此外,满载效率是96.1%,阿宝= 1000 W,和最高的效率是96.8%,阿宝= 400 W。因此,该转换器适合光伏系统或其他可再生能源需要高升压大功率能量转换的应用程序。

数据乍一看


图1 图2 图3 图4 图5
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图1 图2 图3 图4 图5
图6 图7 图8 图9 图10

引用