磁集成高增益Zeta 变换器研究

荣德生，吕培贤，孙瑄瑨，袁亚松，韩少鹏

（辽宁工程技术大学电气与控制工程学院,葫芦岛 125105）

近年，随着环境污染的严重以及能源的枯竭，太阳能、风能、核能等清洁能源发电逐渐受到世界各个国家的重视，升压变换器是其中一个重要的环节[1-2]。为了提高电压增益，进而提高变换器的适用范围，学者们提出了很多高增益变换器拓扑[3-5]。文献[6]提出一种级联式Boost 变换器，虽然可以实现较高的电压增益，但是与此同时增加了器件的损耗，并且主拓扑和控制较为复杂。文献[7]所提出的组合式高增益Boost 变换器也可以实现较高的增益，但是增加了开关管使得效率有所降低。文献[8-9]通过引入耦合电感来提高电压增益，但漏感会直接影响到变换器的效率，电磁干扰问题也会变得严重。

本文在文献[10]的基础上，提出了一种磁集成高增益Zeta 变换器，在传统的Zeta 变换器的基础上进行改进，很大地提高了电压增益，并且保留了Zeta变换器输入输出电流连续、输出电压脉动小等优点，单个开关管控制简单，又引入了磁集成技术[11]，使得输入电感电流纹波有了显著的减小，变换器体积也有所减小。并对该变换器进行了一系列的理论分析和仿真试验研究。

1 变换器的拓扑结构及工作原理

1.1 拓扑结构

磁集成高增益Zeta 变换器的拓扑结构如图1所示，主电路由电感（L1、L2、L3）、电容（C1、C2、C3、C4）、二极管（D1、D2、D3、D4）以及开关管S 组成。将电感L1与L2进行磁集成，在减小了电感纹波的同时又减小了变换器的体积。

图1 磁集成高增益Zeta 变换器Fig.1 Magnetic integrated high-gain Zeta converter