马雨辉 皇甫宜耿 徐良材 许佳妮

(1. 西北工业大学自动化学院 西安 710129； 2. 陕西法士特齿轮有限责任公司 西安 710077)

1 引言

随着人们对能源需求的急剧增长，一次能源短缺和环境污染问题日益突出，开发可再生清洁能源已成为人类实现可持续发展的必然抉择[1-3]。其中，氢能与太阳能因其无地域限制、储量丰富、无污染的特点在全球范围内得到了广泛的关注与重视。但燃料电池和光伏属于低压直流电源，一般输出电压范围在20～50 V，远低于并网逆变、氢电动车等应用场合中较高的直流母线电压。因此，如图1所示，在燃料电池和光伏系统后级设计高增益DC/DC变换器作为接口电路至关重要[4-6]。

图1 燃料电池和光伏供电系统

隔离型直流变换器具有天然的高升压比特性，文献[7]中提出一种高增益隔离式双开关谐振开关电容变换器，通过调节变压器匝比可轻易实现高电压传输比。但隔离型结构存在设计相对复杂、效率低、成本高等缺点[8-9]，且若不能妥善处理变压器漏感问题会导致开关管上产生严重的电压尖峰[10]。

相比之下，非隔离型升压变换器由于结构简单、成本低、效率高等特点，在新能源领域中得到了广泛的关注。传统Boost变换器当占空比趋近于1时，理论上可实现无穷大电压增益，但电感与功率器件存在寄生电阻，变换器实际电压增益往往小于5，并且过高的占空比致使二极管导通时间很短，将加剧二极管反向恢复和EMI问题[11]。在非隔离型变换器中采用耦合电感结构，可显著提高电压增益，但耦合电感本质与变压器相同，为防止开关管上产生电压尖峰和提升系统效率，往往需要新增钳位电路[12-13]。……