基于再生能源系统的高效能电力转换器设计

　　2 电路工作原理

　　图2及图3分别为本文提出一新型低输出电流涟波升压型电力转换器电路及其主要电压、电流波形。电路的组成，包括一输入电感器Li，一变压器T1，两个半导体开关元件Q1-Q2，一个箝位电容器C1，一个输出电容器C0，及两对两两串接在一起的整流二极体D1-D2-D3-D4。其中变压器一次侧有两组绕组P1-P2，二次侧有两组绕组S1-S2，及两组分别标示为L1-L2的二次侧漏感。各组的匝数比，分别为P1：P2：S1：S2=1：1：N：N。

　　为简化电路的分析，假设：所有的半导体元件为理想；输入电感器Li值足够大，因此可视为一理想电流源；箝位电容器C1，一个输出电容器C0足够大，因此可视为一理想电压源；漏感L1=L2。

　　本电路的工作原理，可区分为四个时区间，分别如图4（a）-（d）所示。

　　（a）T0-T1

　　如图4（a）所示，闸级控制信号VGS1于T0加诸于半导体开关元件Q1。因此，半导体开关元件Q1和Q2同时被导通，变压器一次侧两绕组P1-P2因此被短路，导致一次侧输入电压跨在输入电感器Li，处于充电状态，电感电流因而呈线性上升。而在二次侧，因整流二极体D1-D4，无法获得导通的顺向偏压，均呈现关断状态。此时，一半的负载电流由输出电容C0提供，另一半则由箝位电容器C1经由C1（+）-S1-L1-R-S2-L2-C1（-）路径提供。由于箝位电容器能分摊此一时区间所需要的负载电流，输出电容的电流涟波得以降低为负载电流的一半。因此，得以选用较小数值的输出电容器。另外，因为二次侧绕组极性相反，跨在此二绕组上的电压互相抵消，使得箝位电容器的平均电压被箝制等于输出电压值V0。

　　（b）T1-T2

　　如图4（b）所示，闸级控制信号VGS2于T1被移除。在此一时区间，一次侧输入电压及电感电压总和，跨在变压器一次侧P1绕组，经由变压器二次侧绕组S1，整流二极体D1-D2路径，将大部分的输入功率传送到负载。同时，部分的输入功率也分别对输出电容C0及箝位电容器C1，经由S1-L1-C0-D2-D1-S1和S2-D2-D1-C1-L2-S2路径进行充电。此时，二极体D3-D4，分别因D1-D2的导通，而被箝制于输出电压值V0。