Buck-Boost隔離直流轉換器設計

摘要：在Buck-Boost隔離直流轉換器寬范圍輸入電壓的條件下，分析了典型的全橋Boost轉換器拓撲結構，由于存在的諧振電感包括漏電感，全橋Boost轉換器只能采用雙邊沿調制。該轉換器采用UC3895作為控制器，對全橋單元采用移相轉換控制的方式，為了提高全橋Boost轉換器系統的可靠性和效率，采用三模式兩頻率控制方式，在輸入寬范圍電壓的情況下，最高500 V輸入，360 V輸出。在此采用Matlab軟件進(jìn)行仿真，實(shí)驗結果表明輸入電壓平均效率范圍是96．2％，最高效率能達到97．5％。
關(guān)鍵詞：Buck-Boost；隔離直流轉換器；全橋Boost轉換器；脈寬調制；雙邊沿調制

0 引言
可再生能源的利用最近受到世界各地的關(guān)注，包括不斷增長(cháng)的能量需求和迫切需要減少空氣中的碳排放。光伏能源一直是一個(gè)有前途的新型的可再生能源，由于其零污染(包括空氣和噪音)，所在的位置不需要太多限制，并易于維護。如今，風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)的光伏系統已經(jīng)成為了一個(gè)重要用電方法。風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)逆變器成為風(fēng)力發(fā)電并同光伏系統的一個(gè)重要部分，它深刻影響著(zhù)整個(gè)系統的效率和成本。目前，最受歡迎的風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)逆變器的配置是兩級聯(lián)配置組成的一個(gè)前端直流轉換器和一個(gè)變頻器，因此直流轉換器的設計尤為重要，這里采用的是Buck-Boost隔離直流轉換器。

1 轉換器拓撲
圖1表示隔離直流轉換器，在Buck單元選擇的是全橋模塊，這個(gè)轉換器稱(chēng)為FB-Boost轉換器。圖1中電源開(kāi)關(guān)Q1～Q4的二極管和結電容二極管被忽略了，諧振電感Lr包括變壓器的漏電感在全橋單元的電源開(kāi)關(guān)中用來(lái)實(shí)現零電壓ZVS。需要注意的是當沒(méi)有諧振電感Lr并且變壓器的漏電感為零時(shí)，提出了FB-Boost轉換器是可行的，FB-Boost轉換器的特點(diǎn)與TSBB轉換器基本相同。然而，變壓器的漏電感在實(shí)際電路中是不可避免的，并且在全橋轉換器中也是不可避免的，引入一個(gè)外部變壓器的諧振電感實(shí)現功率開(kāi)關(guān)的零電壓。

為電感Lr的平均電流；k是變壓器初級繞組的變壓比；fs是全橋單元的開(kāi)關(guān)頻率，只有當Qb關(guān)斷的時(shí)候，電感電流iLf才會(huì )通過(guò)二極管Db，因此平均電感電流可以表示為：

從式(7)中可看出，FB-Boost轉換器的輸出電壓不僅與全橋單元和Boost單元的工作周期有關(guān)，而且與輸出電流、共振電感和開(kāi)關(guān)頻率有關(guān)。