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【6h】

磁集成开关电感高电压增益Cuk变换器研究

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1 绪论

1.1 课题研究背景

1.2 DC/DC变换器电压增益研究现状

1.3 磁集成研究现状

1.4 主要研究内容

1.5 本章小结

2 磁集成开关电感高电压增益Cuk变换器

2.1 具有开关电感的非耦合 Cuk变换器

2.2 具有开关电感单元耦合的Cuk变换器

2.3 开关电感中各电感分别与滤波电感耦合的 Cuk变换器

2.4 具有开关电感的三电感耦合的 Cuk变换器

2.5 耦合电感集成设计

2.6 本章小结

3 磁集成开关电感高电压增益Cuk变换器的建模

3.1 DC/DC变换器建模方法的研究现状

3.2 三端开关器件模型法

3.3 磁集成开关电感高电压增益Cuk变换器建模

3.4 变换器控制器的设计

3.5 本章小结

4 磁集成开关电感高电压增益Cuk变换器的仿真和实验

4.1 变换器的仿真

4.2 变换器的实验

4.3 本章小结

结论

参考文献

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摘要

近年来由于环境问题和能源问题的加剧,新型能源的发展越来越受到重视,尤其是光伏发电等清洁能源的不断发展和应用,因此具有高电压增益,低纹波的DC/DC变换器逐渐受到了关注。
  为了提高传统 Cuk变换器的电压增益、减小电感电流纹波和变换器的体积及重量,本文将磁集成开关电感技术应用到传统的Cuk变换器中,提出了磁集成开关电感高电压增益 Cuk变换器。通过采用开关电感结构替换传统变换器中储能电感的方式,使变换器的电压增益提高为原来的(1+D)倍。分析了器件的电压应力,看到了开关管和二极管的电压应力都为电容 C1两端电压的大小。通过对比电感不同耦合方式下的电感电流纹波,得到了能够减小电感电流纹波的耦合方式,同时通过对电感电流纹波的分析得到了最佳的耦合系数,并采用磁集成技术设计了两种磁集成方案,达到了减小该变换器电感电流纹波和变换器体积的目的。本文采用三端开关器件建模法对变换器进行了建模,并推导得到了传递函数,根据传递函数以及系统稳定性要求,对控制进行满足要求的补偿设计。文章最后还通过 PSIM软件对电感不同耦合方式下电感电流纹波进行仿真,并通过实验对变换器的稳态特性进行了模拟。通过仿真和实验的结果能够得出本文提出的磁集成开关电感高电压增益Cuk变换器与传统的Cuk变换器相比具有较高的电气性能。

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