[01002824]电力变换器中高增益拓扑关键技术及应用

该项目属于电气工程学科电力电子技术领域。随着新能源发电、储能、电动汽车及微网的快速发展，在电能转换过程中因单体电源发出的直流电压较低，需在系统前端增设直流升压变换器将低电压升高以便应用。通常的方法有：在传统型升压直流变换器中采用较大的占空比，采用多级联接、变压器和耦合电感等方式；这在电力变换过程中带来了系列问题：导通损耗增大，电流纹波增大，发生高频振荡，产生开关电压尖峰和EMI，主电路拓扑复杂，控制难度增大，转换效率降低，制造成本增加等。 上述问题对的直流开关变换器提出了小型化、轻量化、高性能和高可靠性的要求。该项目通过研究高增益直流变换器拓扑及控制策略，为系统提供单级高增益直流变换技术，能有效地提升变换效率、提高可靠性、减小体积及降低成本。该项目的关键技术发明点如下： 1)高增益低开关应力的直流升压变换器。通过发明并利用X型Z源网络以及简单的电感和电容串并连方式，分别实现单级直流变换器和两级变换器的电路拓扑结构。不仅可以获得较高的电压转换增益，而且还降低加在主开关两端的电压应力、降低输入电流的峰值、并减小导通损耗，有效地实现了直流变换器高效、小型、低噪音、低成本的应用目标。(专利：ZL201410235430.1) 2)基于电荷泵电容的倍压型直流变换器。通过发明并利用电荷泵电容接入二极管和电感，有效减小了开关的导通占空比，从而减小导通损耗；输入电流的峰值以及输出电压的纹波随着导通时间的缩短而有效的降低，主开关的电压应力随之降低，对开关器件的耐压等级要求有所降低，从而减少了成本。具有电压增益升高、导通损耗小、成本、电路结构简单等优点。(专利：ZL 201310032032.5) 3)零电压开关准谐振高增益直流升压变换器。通过增加LC谐振电路构成软开关条件，改善器件所在电路的开关环境，谐振减缓了开关过程中的电压、电流变化率。与硬开关条件下在输入输出功率对比方面，软开关条件下损耗小、电路传输效率较高；电路拓扑结构简单，可满足简单高效、轻量化和低噪音的要求。(专利：ZL 201510639813.X)该项目获得授权发明专利7项，实用新型3项，外观专利1项，公开发明专利2项，发表SCI/EI论文26篇。据SCI检索和EI检索统计，多次在电力电子顶级期刊IEEE Transaction on industry electronics、Electronics Letters等中引用。该项目已成功应用在储能逆变器、光伏微型逆变器、太阳能发电系统以及无功补偿器中，应用于储能电站、光伏电站示范工程、发电扶贫项目中，合作单位新增产值1.138亿元，新增利润1699.5万元，产生很大经济效益和良好社会效益。经中国科学院上海科技查询中心查新评价，该项目具有新颖性，综合技术达到国内领先水平。