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宽输入电压范围下隔离型全桥Boost变换器的高效率控制

姚川;阮新波;王学华

【摘要】AfamilyofisolatedBuck-Boostconvertersisproposedtobesuitablefortheapplication,wheretheinputvoltagerangeiswideandgalvanicisolationisrequiredinthispaper.Full-Bridge(FB)-Boostconverterisanalyzedasoneofthetypicaltopologies.Consideringthedutycycleloss,animprovedtwo-edgemodulationstrategybasedonphaseshiftcontrolisproposedtominimizetheinductorcurrentrippleovertheinputvoltagerange.Inordertoachievethereliabilityandefficiencyofthisconverter,a3-modedual-frequencycontrolschemeisproposed.Underthe3-modedual-frequencycontrolscheme,theinputvoltageisdividedintothreeregions,i.e.thelow,mediumandhighvoltagerang,andcorrespondingoperatingmodesareBoost,FB-BoostandFBmodesrespectively.AstheinductorcurrentrippleinFB-Boostmodeismuchsmaller,theswitchingfrequencyoftheboostcellinthismodecanbeloweredtoreducetheswitchinglossandfurtherimprovetheefficiency.Toverifytheeffectivenessofthedesignandcontrol,a250~500Vinput,360Voutputand6kWratedpowerprototypeisfabricated.Highefficiencycanbeachievedallovertheinputvoltagerange,andthehighestefficiencyis97.2%.%本文提出了一族隔离型的Buck-Boost变换器以适应宽输入电压范围并要求隔离的应用场合,以全桥

(Full-Bridge,FB)Boost变换器作为其典型电路之一在文中展开分析。考虑占空比的丢失，提出了基于移相控制的双沿调制策略以减小整个输入电压范围内的电感电流脉动。为实现变换器可靠高效的工作，提出了三模式双频控制策略。三模式双频控制策略下，输入电压被分为低、中、高三个电压区间，分别对应于FB-Boost变换器的Boost、FB-Boost和FB三个工作模式。由于FB-Boost模式下电感电流脉动较小，可以降低该模式下Boost单元的开关频率以减小开关损耗,进一步提高效率。为验证设计和控制策略的有效性，搭建了一台输入电压250~500V,输出电压360V,额定功率6kW的原理样机，整个输入电压范围内变换器都具有较高的效率，最高效率为97.2%。

【期刊名称】《电工技术学报》【年(卷)，期】2012(027)002【总页数】9页(P1-9)【关键词】全桥Boost变换器;占空比丢失;电感电流脉动；双沿调制;三模式双频控制【作者】姚川;阮新波;王学华

【作者单位】华中科技大学电气与电子工程学院，武汉430074;华中科技大学电气与电子工程学院，武汉430074;华中科技大学电气与电子工程学院，武汉430074

【正文语种】中文

【中图分类】TM464

1引言

日益增加的能源需求和日益严重的环境污染使可再生能源得到广泛的关注。太阳能由于其无污染、无噪声、无地域限制和易安装维护等特点，而成为最具潜力的可再生能源之一，光伏并网发电更是由于其在供电可靠性和电网安全性中发挥的重大作用，成为太阳能利用的重要途径之一［1-3］。

目前，光伏并网逆变器一般采