张超兰，陈乐朋，潘迦蓝

（三峡大学 电气与新能源学院，湖北 宜昌 443002）

0 引 言

随着人类社会和科学技术的不断进步，光伏发电因具备分布广泛、无污染等优点，成为研究热点[1-3]。受光电池自身性能的限制，单光电池板的输出电压一般为30～50 V，而并网输入电压为380～400 V。因此，具有高升压能力的DC-DC变换器在光伏发电系统中具有重要作用[4]。

传统Boost变换器可通过增大主开关的占空比提升输出电压增益。但是，当主开关的占空比过大时，将导致开关管的电压应力增加，从而增大开关器件的损伤和开关损耗，降低变换器的效率和稳定性[5]。因此，提出了一种基于开关电容结构的DC-DC变换器，通过增加开关电容单元的数量提升输出电压增益，但开关电容单元的结构较复杂，需配备相应的辅助元件，大大增加了拓扑结构和控制策略的复杂度，同时在开关状态切换时易产生电流尖峰，损害元器件[6]。基于此，本文提出了一种新型三电平高增益DC-DC变换器，具有电路拓扑简单、开关管电压应力低、输出电压增益高及控制简单等优点。

1 工作原理

图1为三电平高增益DC-DC变换器的电路拓扑。为简化分析过程，作出如下假设：电路中的所有元器件均为理想器件，不考虑寄生参数；电容C1、C2为无穷大，且电容电压不变；电感电流连续，开关管Q1和Q2、Q3和Q4交错开通和关断，驱动信号反相。

图1 三电平高增益DC-DC变 换器

变换器在一个工作周期T内有四个工作模态，变换器稳定工作时的主要波形和各模态的等效电路分别如图2和图3所示。……