高阶升压非隔离式DC-DC转换器综述：重点关注拓扑方法与特性

《IEEE Women in Engineering Magazine》：Review of High-Step-Up Non-Isolated DC-DC Converters Focusing on the Topology Methodology and Features

　　

摘要：

电力电子转换器是现代电气系统中的关键组件，其中DC-DC转换器因其种类繁多和广泛应用而尤为重要，尤其是在可再生能源系统和电动汽车中。对于光伏（PV）阵列、燃料电池和微电网等应用来说，一个关键需求是能够提供高电压增益的非隔离式高升压DC-DC转换器，同时需要克服一些实际挑战，例如高半导体应力和在极端工作周期下的效率下降。本研究对100多种非隔离式高升压DC-DC转换器进行了全面的基于结构的分析，特别排除了依赖耦合电感的拓扑结构。我们的主要贡献是一种新颖的分类和比较分析框架，深入探讨了这些转换器的基本拓扑细节和特性，超越了近期类似研究的范围。该方法首先对经典的非隔离式转换器（Boost、Buck-Boost、C′ uk、SEPIC和Zeta）进行了系统分析，以确定其基准并指出其局限性，例如在大多数情况下半导体电压应力大于输出电压，这限制了它们在高增益应用中的适用性。随后，本文根据这些转换器的独特结构特征将其系统地分为23个不同的组别。比较过程严格且定量，重点关注结构细节和关键性能指标，如电压增益和密度、半导体应力以及电流连续性和元件数量。通过将每种拓扑结构分解为其组成子转换器，揭示了结构组合如何影响关键性能指标。最后，研究结果有助于讨论每种拓扑结构在实际应用中的适用性，使其固有特性与特定应用需求相匹配...

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