高增益隔离DCDC变换器的研究
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变换器。采用了交错并联 Boost 和移相全桥 ZVS 级联拓扑结构，
阐述了变换器的工作原理，
分析了变换器的控
制策略，设计了 2 台 600 W 的样机。实验结果表明，该变换器具有电路结构简单、升压比高、性能良好、控制简
单等优点，
对变换器的设计具有一定的借鉴意义。
关键词：高增益；隔离；单体电池；均流；交错并联
interleaved
随着汽车工业的迅速发展，车载电器设备的
近于 1，升压电感电流纹波很大，开关管关断电流
种类越来越多 ，所需电功率等级也越来越大 。
也很大，因此开关管的导通和开关损耗较大，使
车载储能设备主要为蓄电池，标称电压等级主要
变换效率较低。另外，当占空比接近于 1 时，变换
为 12 V/24 V，而用电设备一般需要 110 V/220 V
high voltage output，
current-sharing，
and isolation in
the DC operating power supply，the high voltage gain isolated DC/DC converter was proposed. The cascaded topology
REN Xiaodan，
ZHAO Qiliang，
WANG Yongfeng
（XJ Power Co.，
Ltd.，
State Grid Corporation of China，
Xuchang 461000，
Henan，
China）
Abstract: In view of the requirements of low voltage input，
成电容（功率管 MOSFET 源极-漏极之间自身的电
图 如图 1 所示，它由交错并联 Boost 和移相全桥
容 Coss，
即功率管的结电容或外接电容）放电，
由于
ZVS-PWM 两级级联组成，两级级联可获得很高
集成电容的存在，
Q3 零电压关断，
器的动态性能将受影响。文献［1］给出了推挽逆
直流电源供电，因此需要将低压直流电源升压，
变-高频变压-全桥整流 DC-DC 变换器，但是不
获得高压直流电压 110 V/220 V，然后给直流负荷
宜用于负载很轻或者经常开路的场合。文献［4-5］
供电 。
利用开关电容的倍压功能可以获得很高的电压
［1］
目前电力系统大量使用铅酸蓄电池，通过较
at the same time，
it has the certain reference significance for the design of
the converter.
Key words: high voltage gain；
isolation；
signal cell；
current-sharing；
39
熊泽成，
等：
高增益隔离 DC/DC 变换器的研究
电气传动 2017 年 第 47 卷 第 12 期
行性与有效性。
电容 Cr、谐振电感 Lr 和主变压器 Tr1 传送到二次
1 主电路分析
侧，
将能量提供给负载；
2）当Q3 关断时，
使Q3 的集成电容充电，
Q5 的集
高 增 益 隔 离 DC/DC 变 换 器 的 主 电 路 原 理
ELECTRIC DRIVE 2017 Vol.47 No.12
电气传动 2017 年 第 47 卷 第 12 期
高增益隔离 DC/DC 变换器的研究
熊泽成，尹强，任晓丹，
赵启良，王永锋
（国家电网 许继电源有限公司，
河南 许昌 461000）
摘要：针对直流操作电源中单体电池低压输入、高压输出及均流隔离的要求，提出了高增益隔离 DC/DC
structure was applied with interleaved parallel Boost and phase- shift full bridge ZVS，the working principle of the
converter was introduced，the controlled method of the converter was analyzed，the two 600 W prototype were
式操作电源在小型电力系统中开始实施应用［2］。
变换器可以并机均流使用的要求，本文提出了高
考虑到可选择的 DC/DC 变换器方案种类较
增益隔离 DC/DC 变换器，采用交错并联 Boost+移
多，但是各有优点和不足。文献［3］采用 Boost 变
相全桥 ZVS 的两级级联 DC/DC 变换技术，设计
换器，当输入和输出电压相差很大时，占空比接
designed. The experimental results show that the converter has the advantages of simple circuit structure，
high step-up
ratio，
good performance and simple control，
中图分类号：
TM46
文献标识码：
A
DOI：
10.19457/j.1001-2095.20171207
Research on DC/DC Converter Based on High Voltage Gain and Isolated Technology
XIONG Zecheng，
YIN Qiang，
了 2 台 600 W 样机，试验结果验证了该设计的可
基金项目：
国家智能电网技术与装备重点专项（2016YFB0400405）；
国家电网公司总部科技项目（5210011500CL）
作者简介：
熊泽成（1989-），
男，
本科，
工程师，
Email：
xiongzechengdy@
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多的单体电池串联来获得较高的直流输出电压，
传输比，但用于隔离型变换器存在输入电流脉冲
大，
负载调整率和输出稳压能力差的缺点。
但是此方法很容易因其中的某单元电池失效而导
针对单体电池 12 V（10.8~14.1 V）输入，直流
致整个电池组不能正常工作，因此单体电池组合
操作电源 220 V 输出，电池与直流负荷隔离，同时
阐述了变换器的工作原理，
分析了变换器的控
制策略，设计了 2 台 600 W 的样机。实验结果表明，该变换器具有电路结构简单、升压比高、性能良好、控制简
单等优点，
对变换器的设计具有一定的借鉴意义。
关键词：高增益；隔离；单体电池；均流；交错并联
interleaved
随着汽车工业的迅速发展，车载电器设备的
近于 1，升压电感电流纹波很大，开关管关断电流
种类越来越多 ，所需电功率等级也越来越大 。
也很大，因此开关管的导通和开关损耗较大，使
车载储能设备主要为蓄电池，标称电压等级主要
变换效率较低。另外，当占空比接近于 1 时，变换
为 12 V/24 V，而用电设备一般需要 110 V/220 V
high voltage output，
current-sharing，
and isolation in
the DC operating power supply，the high voltage gain isolated DC/DC converter was proposed. The cascaded topology
REN Xiaodan，
ZHAO Qiliang，
WANG Yongfeng
（XJ Power Co.，
Ltd.，
State Grid Corporation of China，
Xuchang 461000，
Henan，
China）
Abstract: In view of the requirements of low voltage input，
成电容（功率管 MOSFET 源极-漏极之间自身的电
图 如图 1 所示，它由交错并联 Boost 和移相全桥
容 Coss，
即功率管的结电容或外接电容）放电，
由于
ZVS-PWM 两级级联组成，两级级联可获得很高
集成电容的存在，
Q3 零电压关断，
器的动态性能将受影响。文献［1］给出了推挽逆
直流电源供电，因此需要将低压直流电源升压，
变-高频变压-全桥整流 DC-DC 变换器，但是不
获得高压直流电压 110 V/220 V，然后给直流负荷
宜用于负载很轻或者经常开路的场合。文献［4-5］
供电 。
利用开关电容的倍压功能可以获得很高的电压
［1］
目前电力系统大量使用铅酸蓄电池，通过较
at the same time，
it has the certain reference significance for the design of
the converter.
Key words: high voltage gain；
isolation；
signal cell；
current-sharing；
39
熊泽成，
等：
高增益隔离 DC/DC 变换器的研究
电气传动 2017 年 第 47 卷 第 12 期
行性与有效性。
电容 Cr、谐振电感 Lr 和主变压器 Tr1 传送到二次
1 主电路分析
侧，
将能量提供给负载；
2）当Q3 关断时，
使Q3 的集成电容充电，
Q5 的集
高 增 益 隔 离 DC/DC 变 换 器 的 主 电 路 原 理
ELECTRIC DRIVE 2017 Vol.47 No.12
电气传动 2017 年 第 47 卷 第 12 期
高增益隔离 DC/DC 变换器的研究
熊泽成，尹强，任晓丹，
赵启良，王永锋
（国家电网 许继电源有限公司，
河南 许昌 461000）
摘要：针对直流操作电源中单体电池低压输入、高压输出及均流隔离的要求，提出了高增益隔离 DC/DC
structure was applied with interleaved parallel Boost and phase- shift full bridge ZVS，the working principle of the
converter was introduced，the controlled method of the converter was analyzed，the two 600 W prototype were
式操作电源在小型电力系统中开始实施应用［2］。
变换器可以并机均流使用的要求，本文提出了高
考虑到可选择的 DC/DC 变换器方案种类较
增益隔离 DC/DC 变换器，采用交错并联 Boost+移
多，但是各有优点和不足。文献［3］采用 Boost 变
相全桥 ZVS 的两级级联 DC/DC 变换技术，设计
换器，当输入和输出电压相差很大时，占空比接
designed. The experimental results show that the converter has the advantages of simple circuit structure，
high step-up
ratio，
good performance and simple control，
中图分类号：
TM46
文献标识码：
A
DOI：
10.19457/j.1001-2095.20171207
Research on DC/DC Converter Based on High Voltage Gain and Isolated Technology
XIONG Zecheng，
YIN Qiang，
了 2 台 600 W 样机，试验结果验证了该设计的可
基金项目：
国家智能电网技术与装备重点专项（2016YFB0400405）；
国家电网公司总部科技项目（5210011500CL）
作者简介：
熊泽成（1989-），
男，
本科，
工程师，
Email：
xiongzechengdy@
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多的单体电池串联来获得较高的直流输出电压，
传输比，但用于隔离型变换器存在输入电流脉冲
大，
负载调整率和输出稳压能力差的缺点。
但是此方法很容易因其中的某单元电池失效而导
针对单体电池 12 V（10.8~14.1 V）输入，直流
致整个电池组不能正常工作，因此单体电池组合
操作电源 220 V 输出，电池与直流负荷隔离，同时