关键字 |
| CUK, Zeta, MIC(多输入DC-DC转换器)，升压，降压转换，占空比。 |
| 在电信电源的多输入DC-DC变换器的历史上，各种变换器组合正在开发，这些组合适用于电信电源，其中对广泛电源的需求是一个非常重要的特点，并提供了电压升压的可行性。本文的宗旨是将现有的拓扑结构与可用的直流能源相结合，并满足最终用户的需求。电信电源需要不同电气特性的电能，以满足当今用户的需求。为了满足这些需求，不同的电源以及合适的转换器的组合导致了多输入DC-DC转换器的发展，它被认为是提供所需负载[1]-[4]的合适替代品。传统上，将两个直流电压源连接到两个独立的dc-dc电源变换器上，获得两个稳定且等效的输出电压，再连接到直流母线上，提供负载所需的电能。双输入dc-dc变换器的另一种方法是将两个直流电源串联起来，形成一个单一的电压源，传统的dc-dc电源变换器可用于将功率传输到负载。为了单独传递功率，每个直流电压源需要一个可控开关，为另一个直流电压源的输入电流提供一个旁路短路，以连续地输送电能[3]，[4]。另一种方法是使用耦合变压器[5]将PWM变换器并联或不带电气隔离。由于箝位电压的原因，这些并联直流电源的mic控制方案是基于分时概念的。由于两个直流电源之间的电压幅值有差异，所以只能有一个直流电源连接到dc-dc变换器的输入端，在一次[3]时将功率传给负载。 |
介绍 |
| MIC的一般形式由几个输入源和一个负载组成，概念如图1所示。一般来说，所有的输入源都可以单独或组合地向负载供电。当只有一个输入源馈送MIC时，它将单独将功率传输到负载，MIC将作为PWM转换器工作。换句话说，当向MIC提供多个输入源时，所有输入源将同时向负载供电，而不会干扰彼此的操作。本文的目标是提出一种双输入dc-dc变换器，该变换器具有以下优点:直流电源可以单独或同时向负载供电;不需要多绕组变压器;输入直流电压的幅值可高于或低于具有调节输出的幅值;在转换电路中使用最小的开关器件。所提出的双输入dc-dc变换器适用于可再生能源应用和两种不同来源(如电池和光伏或燃料电池)的组合。 |
| 目前的应用，如汽车电动汽车，直流微电网，光伏应用，电信电源都需要转换器，能够提供广泛的电源。在这一类别中，能够提供升压和升压功能的转换器被认为是最佳选择。在该特定类别中，选择具有降压升压特性的转换器来执行所需的操作。所提出的变换器是CUK-Zeta变换器组合的集成，导致buck-boost操作。虽然这种组合会给输出端一个负极性，但通过使用额外的交叉二极管-电容器排列，适当地注意将其反转。 |
该变换器的电路结构和工作原理 |
A. Cuk-Zeta转换器 |
| cuk-zeta转换器的集成结合了cuk和zeta转换器的优点。在该转换器集成中，转换器的阶数由原来的8阶降为5阶，但为了反转转换器的极性，使用了额外的交叉电容二极管桥，将转换器的阶数提高到7阶。通过修改组合，并进行拓扑布置，消除了电感，而不影响负载纹波要求的变化。该变换器能够在降压和升压两种工作模式下工作。根据开关顺序，转换器可以在四种不同的模式下工作，但选择性切换一种模式正在被淘汰。该变换器组合具有输入和输出端子之间的电隔离的额外优势，而且短路或其他击穿不会影响电源。 |
B.拟变换器电路配置 |
| 本文提出的两种不同电压源的双输入Cuk-Zeta dc-dc变换器电路原理图如图2所示。它由两个不同的输入源Vg1和Vg2和四个二极管D1-D4组成，用于提供不同状态下的电流路径。本文考虑了输入直流源的永久连接，如果需要频繁地连接和断开变换器输入侧的电源，可以将S1和S2替换为有源开关。能量接收器、转换器和发射器部分位于转换器的中间。这部分是一个双端口网络，由分裂电容C1和C2和二极管D1和D2组成，以x形连接，称为“交叉二极管-电容网络”。在这种状态下，由于两个源都是有源，S1和S2正向偏置，S3和D4反向偏置。 |
1)状态1:源1和源2处于激活状态 |
| 该状态的等效电路如图3所示。在这种状态下，源1和源2都是有源的，所以只有该模式电容C5提供负载需求。在这种模式下，能量存储在电感器L1和L2中。 |
2)状态2，源1激活，源2不激活 |
| 在这种模式下，电感L1仍然被充电，而源2由于开关S2的转动而从电路中分离出来，在这种模式下，电容C5仍然供应给负载。C2, L2, D2的局部回路将尝试给电容器C2充电。 |
3)状态3:源1为激活状态，源2为非激活状态 |
| 在这种模式下，S1被打开，因此存储在电感器中的能量和源现在能够驱动整个电路，源2从电路中分离出来。所以储能元件L1 L2 C1 C2和源-1，现在供给负荷。 |
| 在所有的模式下，二极管D3和D4将被打开，这确保了电流的逆转，并且在所有的工作模式中，负载总是有正的电流供应。 |
双输入z源dc-dc变换器稳态分析 |
| 假设电容器C1和C2的电容(C)相同， |
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| 通过对电感' L1 '和' L2 '应用伏秒平衡，我们得到了对电感' L1 '应用伏秒平衡的' VL1 '方程 |
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| 通过绘制上述方程，可以验证所提出的变换器在不同占空比的组合下具有较宽的输出电压范围。如图6所示，所提出的变换器可以实现输出电压的降压和升压。 |
| 获取不同组件的表达式: |
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| 同样Vs2 = Vl2 |
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| 为了求出电容值，我们需要KVL方程: |
| 将图4第一部分中的KCL应用于电容器C1 |
| 假设电流来自源1假设它是" Is " |
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仿真结果 |
| 利用MATLAB/SIMULINK对双输入Cuk-Zeta dc-dc变换器进行了仿真，验证了其工作原理。 |
| 对所提变换器进行Matlab仿真如图7所示，在给定规格下，求出了占空比的工作范围，屈曲工作为0.1 ~ 0.4，升压工作为0.52 ~ 0.95。 |
| 为便于分析，源电压分别取Vs1=24V, Vs2=12V。 |
| 如图8所示，给出了上述Vs1和Vs2值的屈曲工作模式。输出电压为33V，占空比d1=0.1，占空比d2=0.44。输出电压小于两个电源的组合电压。 |
| 如图9所示，给出了上述Vs1和Vs2值下所提出的变换器的升压工作方式。输出电压为190V，占空比d1=0.88，占空比d2=0.72。输出电压提升到四倍左右。 |
| 图10所示的波形是不同储能元件在屈曲工作模式下各电流通过储能元件的变化情况，用于大致了解储能元件在初始暂态段和稳态工作区域的行为。 |
| 如图12所示的柱状图显示了拓扑中通过不同二极管的电流变化，由于它们负责将源通信到负载，因此它们携带的电流量提供了固定合适的电流和电压额定值范围的想法，从而可以查看它们的保护和运行异常。 |
结论 |
| 本文提出了一种新的双输入Cuk-zeta dc-dc变换器。详细阐述了其工作原理和稳态分析。分析和仿真结果表明，输入直流电源可以为负载供电，且每个输入电源的故障不影响其他输入电源的运行。两个输入源可以有不同的特性和电压。所提出的变换器能够同时在降压和升压模式下工作，这是一个有利的特点。变换器的升压特性使其适合新能源应用。该变换器可进一步进行动态分析。闭环控制策略也可用于所提出的变换器。 |
表格一览 |
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| 表1 |
表2 |
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数字一览 |
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参考文献 |
- E. Muljadi和H. E. McKenna，“混合动力系统中的电能质量问题”，IEEE Trans。印第安纳州,达成。，vol. 38, no. 3, pp. 803-809, May/Jun 2002.
- F. Giraud和Z. M. Salameh，“带电池存储的电网连接屋顶混合风力-光伏发电系统的稳态性能”，IEEE Trans。能源Convers。，第16卷，no。1，页1-7,2001年3月。
- 陈耀明，刘元川，林胜先，“高/低压电源双输入PWM DC-DC变换器”，电子工程学报。印第安纳州。电子。，vol. 53, no. 5, October 2006.
- 刘元川，陈耀明，“一种综合多输入dc-dc变换器的系统方法”，IEEE学报。电力电子。，第24卷，no。2009年1月1日。
- h .松尾W。Lin, F. Kurokawa, T. Shigemizu，和N.Watanabe，“多输入dc-dc变换器的特性”，IEEE Trans。印第安纳州。电子。，vol. 51, no. 3, pp. 625-631, Jun 2004.
- 彭方志，“z源逆变器”，IEEE学报。印第安纳州,达成。，vol. 39, no. 2,pp. 504-510, March/April 2003.
- 徐鹏，钱昭明，方正鹏，“单相z源PWM AC-AC变换器”，IEEE电力电子。列托人。，vol. 3, no. 4, December 2005.
- E. Licéaga-Castro, C.E.乌加尔德-卢，J. Licéaga-Castro, P.庞塞。基于多变量结构函数的SV-PWM VSI高效控制器发表于:第44届IEEE CDC-ECC，西班牙，2005。
- 石球Ugalde-Loo。控制电机inducción利用拉función多变量地震。MSc。论文。Ipn sepi esime, 2005。
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