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基于耦合滤波电感的电流源型双有源桥式直流变换器的研究
A Current-Source Dual Active Bridge DC-DC Converter Based on Coupled Filter Inductors
赖臻 · 曾君 · 刘俊峰 · 电源学报 · 2025年1月 · Vol.23
针对储能系统中电流源型双有源桥变换器存在的电流应力大、软开关范围受限等问题，结合耦合电感技术，提出一种储能侧电流纹波小且软开关范围宽的改进拓扑。该变换器储能侧采用两个并联的电流源全桥结构，有效降低开关器件的电流应力。通过调节并联全桥间的移相角，抑制储能侧电流纹波；合理设计耦合滤波电感，利用其互感电流拓展软开关实现范围。本文详细分析了变换器的工作原理与稳态特性，并研制了400 W实验样机，实验结果验证了所提方案的可行性与优越性。
解读: 该耦合电感DAB变换器技术对阳光电源ST系列储能变流器和PowerTitan大型储能系统具有直接应用价值。其并联电流源全桥结构可降低功率器件电流应力，契合阳光电源SiC模块应用场景，提升器件利用率；耦合电感技术拓展的软开关范围能显著降低储能变流器开关损耗，提升系统效率；储能侧电流纹波抑制技术可延长电...
一种集成耦合电感的低成本超高升压SEPIC型DC-DC变换器
Cost-Effective Ultra-High Step-Up SEPIC-Based DC-DC Converter Integrated With Coupled-Inductor for Solar-Powered DC Microgrids
Hamed Abdi · Mohammad Shokrani · Naghi Rostami · Ebrahim Babaei · IET Power Electronics · 2025年9月 · Vol.18
针对太阳能供电的直流微电网应用，提出了一种集成耦合电感的低成本超高升压SEPIC型DC-DC变换器。该拓扑通过耦合电感与电压倍增单元的协同作用，显著提升电压增益，同时降低开关管电压应力。利用有源钳位电路实现软开关，提高效率并抑制漏感能量引起的电压尖峰。与传统高增益变换器相比，所提结构在保持较低器件数量和成本的同时，实现了更高的转换效率与功率密度，适用于输出电压波动较大的光伏系统。实验结果验证了该变换器在宽输入电压范围下的稳定性和高效性。
解读: 该超高升压SEPIC变换器技术对阳光电源SG系列光伏逆变器的前端DC-DC升压模块具有重要应用价值。其耦合电感与电压倍增单元协同设计可显著降低开关管电压应力，直接适配阳光电源1500V高压系统架构，减少功率器件串联需求。有源钳位软开关技术与阳光电源现有SiC器件应用形成互补，可进一步提升转换效率至9...
一种用于光伏应用的连续输入电流非隔离高升压软开关DC-DC变换器
Soft-Switching Non-Isolated High Step-Up DC-DC Converter With Continuous Input Current for PV Application
Sadegh Heidari Beni · Sayyed Mohammad Mehdi Mirtalaei · Mahdi Shaneh · Tohid Nouri 等5人 · IET Power Electronics · 2025年5月 · Vol.18
本文提出了一种新型高升压DC-DC变换器，采用耦合电感与开关电容技术以提高电压增益。该变换器还引入有源钳位电路，使主开关和辅助开关在宽负载范围内实现软开关，显著降低开关损耗。同时，输入电流连续，有利于光伏系统中能量的稳定传输。通过合理设计，变换器具备高效率、高电压增益及良好的电磁兼容性，适用于光伏等新能源发电应用。
解读: 该软开关高升压DC-DC变换器技术对阳光电源SG系列光伏逆变器和ST储能系统具有重要应用价值。其耦合电感与开关电容结合的高升压拓扑可优化低压光伏组件（如薄膜电池）接入方案，减少串联数量；有源钳位软开关技术可借鉴应用于SiC/GaN功率器件驱动设计，降低开关损耗，提升系统效率；连续输入电流特性有利于M...
交错式零电压开关高升压变换器的分析与实现
Analysis and Implementation of an Interleaved High Step-Up Converter With Zero-Voltage-Switching
Marzieh Mohammadi Jouzdani · Omid Haghparast Naeini · Mahdi Shaneh · Tohid Nouri · IET Power Electronics · 2025年7月 · Vol.18
提出了一种高升压DC-DC变换器。通过在输入侧引入交错技术，有效降低了输入电流纹波。结合耦合电感与内置变压器技术，在低占空比条件下实现了极高的电压增益。所采用的有源钳位电路为MOSFET提供了零电压开通条件，实现了软开关，同时吸收了磁性元件漏感中的能量，并将开关管的电压应力限制在远低于输出电压的水平，提高了系统效率与可靠性。
解读: 该交错式零电压开关高升压变换器技术对阳光电源储能与充电产品具有重要应用价值。其交错技术可降低输入电流纹波，适用于ST系列储能变流器的DC-DC级联拓扑，提升电池侧电流质量，延长电池寿命。耦合电感与有源钳位技术实现的软开关与低电压应力特性，可优化PowerTitan储能系统中的升压单元设计，降低SiC...
基于三态开关单元和耦合电感的非隔离高升压DC-DC变换器族
Family of Non-Isolated High Step-Up DC-DC Converters Based on Three-State Switching Cell
Tatiane Martins Oliveira · Alencar Franco De Souza · Guilherme Henrique Favaro Fuzato · Fernando Lessa Tofoli 等5人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年5月
提出基于三态开关单元(3SSC)和耦合电感的非隔离高升压DC-DC变换器族。与传统交错拓扑不同,该构型因3SSC自耦变压器具有固有均流能力。耦合电感在不需要高占空比下扩展电压增益,钳位电路回收漏感储能而不显著增加开关电压应力或元件数量。DC-DC升压变换器详细分析,48V/400V、50kHz、1kW实验样机在额定功率下效率达97.18%。
解读: 该三态开关高升压变换器技术对阳光电源储能DC-DC变换器设计有重要价值。3SSC固有均流特性可应用于ST储能变流器的DC-DC升压级,简化控制并提高可靠性。耦合电感扩展增益技术对PowerTitan储能系统的宽电压范围适应有借鉴意义。97.18%高效率和钳位电路漏感能量回收方案对阳光电源高功率密度变...
一种基于耦合电感功能扩展的共模漏电流阻尼方案
A Damping Scheme With Coupled-Inductor Functional Extension for Common-Mode Leakage Current in Parallel Inverters Supplying AC Motors
作者未知 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年1月
本文提出了一种利用耦合电感减轻向交流电机供电的并联逆变器共模泄漏电流的新型阻尼方案。高速开关会产生显著的高频共模电压，从而导致不必要的泄漏电流。为了研究共模电流产生的机制，本文进行了电路建模分析，为了解其特性提供了有价值的见解。所提出的方案将滤波功能集成到耦合电感中，既实现了环流抑制，又实现了泄漏电流衰减，通过优化阻尼选择可进一步提高其有效性。仿真和实验结果表明，该阻尼方案在降低共模泄漏电流、抑制共模电压振荡以及改善并联逆变器供电的交流电机系统的绕组对地电压和共模电磁干扰方面是有效的。
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项针对并联逆变器共模漏电流抑制的耦合电感阻尼方案具有重要的技术价值和应用前景。 在光伏逆变器和储能系统领域，并联拓扑已成为实现大功率输出、提高系统冗余性的主流方案。然而，高频开关动作产生的共模电压及其引发的漏电流问题，一直是制约系统性能和安全性的关键瓶颈。该技术通过耦合...
基于主动开关耦合电感的高升压ZVT变换器
High Step-Up ZVT Converter Based on Active Switched Coupled Inductors
Yu Tang · Haisheng Tong · Raheel Afzal · Yingjun Guo · IEEE Access · 2025年1月
为满足高电压升压和高效率要求，提出基于主动开关电感ASL的新型高升压零电压转换ZVT DC/DC变换器。该变换器结合ASL和耦合电感结构，可降低功率开关的电压和电流应力，主动钳位技术为所有开关提供零电压转换ZVT。耦合电感可通过适当匝数比实现相对高电压增益，同时所有磁性元件可集成在一个磁芯中。此外由于漏感，解决了二极管的反向恢复问题。详细分析所提变换器的工作原理，还讨论包括电压增益、ZVT条件的特性。然后列出并相互比较一系列衍生变换器。根据所提变换器，在实验室建立100kHz开关频率的500W原...
解读: 该高升压ZVT变换器技术对阳光电源DC-DC变换器产品线有重要参考价值。阳光光伏MPPT升压和储能DC-DC变换器需要高升压比和高效率。零电压转换ZVT技术可降低阳光功率器件的开关损耗和EMI。主动钳位和耦合电感结构对阳光高功率密度变换器设计有借鉴意义。解决二极管反向恢复问题的方法对阳光提升变换器效...
基于耦合电感的宽增益四开关DAB DC-DC变换器
Coupled Inductor-Based Wide Gain Four-Switch DAB DC–DC Converter
Guo Xu · Ye Liu · Junyi Huang · Li Jiang 等5人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2024年11月
本文提出一种基于耦合电感的宽增益四开关双有源桥（DAB）DC-DC变换器。该变换器通过并联变压器（含漏感）将两个Buck-Boost电感耦合，将两个直流电感、一个变压器和一个漏感集成于单一耦合电感中，减少磁性元件数量。采用脉宽调制加移相（PPS）控制实现全负载范围所有开关管的零电压开关（ZVS），并通过电压匹配控制调节桥臂电压，确保等效漏感两端电压平衡。详细分析了工作原理与ZVS实现条件，合理设计两个直流电感参数以兼顾结电容影响，实现全负载ZVS。同时对磁集成与参数设计进行了深入分析。实验研制8...
解读: 该四开关DAB变换器的磁集成技术对阳光电源储能与充电产品具有重要价值。在ST储能变流器的DC-DC环节，耦合电感方案可减少磁性元件数量，降低体积和成本；PPS控制实现的全负载ZVS特性可提升PowerTitan系统的轻载效率。在车载OBC充电机中，宽增益特性适配动力电池宽电压范围（200-450V）...
基于耦合电感和电流馈电倍压器的高升压软开关变换器
A High Step-Up Soft-Switched Converter Based on Coupled Inductor and Current-Fed Voltage Multiplier
Koosha Choobdari Omran · Reza Beiranvand · Pourya Shamsi · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年8月
提出一种结合耦合电感CI和倍压器VM技术的新型非隔离DC-DC变换器。CI的漏感能量被有效回收，所有开关和二极管实现软开关条件。CI漏感与VM电容间的谐振提供软开关条件，无需独立谐振槽。VM级不仅降低半导体元件电压应力，还允许使用低压额定器件，从而降低导通损耗、成本并提高效率。通过适当调节开关占空比、CI匝比和VM级数可实现高电压增益，提供三个设计自由度。详细介绍了工作原理、稳态分析、元件应力、设计指南和性能比较。在最坏情况条件下实施并测试了输入电压范围40-50V、输出电压1kV、200kHz...
解读: 该高升压软开关变换器研究对阳光电源DC-DC变换器技术创新有重要参考价值。耦合电感回收漏感能量和无需独立谐振槽实现软开关的设计可应用于阳光PowerTitan储能系统的双向DC-DC模块，提高效率和降低成本。三个设计自由度（占空比、匝比、VM级数）提供的灵活性符合阳光ST系列储能变流器和SG系列光伏...
一种单开关非隔离无纹波超高增益DC-DC变换器
A Single-Switch Non-Isolated Ripple-Less Step-Up DC-DC Converter With Ultra-High Gain Capability
Fatemeh Falahi · Masoud Nikbakht · Ebrahim Babaei · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年11月
本文介绍了一种非隔离式超高升压直流 - 直流变换器，该变换器利用一个耦合电感（CI）和一个电压倍增电路来提高电压增益。所提出的拓扑结构将二次升压变换器与电压倍增电路（二极管 - 电容单元）相结合。此外，所推荐的变换器使用一个匝数比小的耦合电感，实现了高电压增益，属于超高升压直流 - 直流变换器。此外，所提出的设计适用于具有最小输入电流纹波的可再生能源。而且，所提出的变换器的显著优点包括高电压增益、单开关和二极管上的低电压应力、连续的输入电流、共地、结构和控制简单以及重量轻，这些都提升了其性能。随...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这篇论文提出的单开关超高增益DC-DC变换器技术具有重要的应用价值。该拓扑通过耦合电感和倍压电路实现24V到400V的超高电压增益，这与我们在分布式光伏和储能系统中面临的低压直流升压需求高度契合。 在光伏应用场景中，该技术可直接应用于组件级优化器和低压光伏系统的前端升压环...
基于耦合外部并联谐振支路的多相逆变器均流方法
Current Sharing for a Multiphase Inverter Based on Coupled External Parallel Resonant Branches for Wireless Power Transfer System
Rongbin Liu · Ronghuan Xie · Xiaoying Chen · Xingkui Mao 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年9月
本文提出了一种用于多相无线电能传输（WPT）系统的新型无源均流方法。对于一个 N 相逆变器，在电感 - 电容 - 电容串联（LCC - S）补偿的 WPT 系统中会有 N 个补偿电感。所提出的方案引入了 N 个与这 N 个补偿电感相耦合的外部并联谐振支路。通过这种方式，在每个环流回路中引入了极大的阻抗，从而实现相电流的平衡。该方法无需在电能传输通道中添加额外的额定功率等级的无源元件。所提方法采用了两个耦合电感，易于实现。文中还介绍了两种新型的耦合电感集成结构。详细分析了所提方法的数学模型和均流原...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项基于耦合外部并联谐振支路的多相逆变器均流技术在无线电能传输领域具有重要的参考价值，特别是对我们在电动汽车充电和储能系统的技术延伸具有启发意义。 该技术的核心创新在于通过无源均流方法解决多相逆变器的电流不平衡问题。对于阳光电源而言，这一技术路线与我们在大功率光伏逆变器和...
基于混合调制的带耦合电感半双有源半桥变换器
Hybrid Modulation-Based Semi Dual Active Half Bridge Converter With Coupled Inductor
Liting Li · Mei Su · Guo Xu · Li Jiang 等6人 · IEEE Transactions on Industrial Electronics · 2025年3月
针对单向低功率应用，提出了一种带有耦合电感的半双有源半桥（DAHB）变换器。与传统的 DAHB 变换器相比，该拓扑结构由三个有源开关和一个二极管组成，减少了所需有源开关的数量。此外，集成了一个耦合电感，以同时实现隔离和能量传输，从而无需单独的输入电感、漏电感以及变压器。为优化性能，还提出了一种混合调制策略，该策略采用无缝控制律，结合了脉冲宽度调制（PWM）和脉冲宽度调制加相移（PPS）两种模式。PWM 模式可使变换器具有较低的电流应力，而 PPS 模式则增强了功率传输能力。所提出的控制律确保了两...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项半双主动半桥（Semi-DAHB）耦合电感变换器技术在分布式光伏和储能系统的DC-DC变换环节具有显著应用价值。 **技术创新与成本优势**：该拓扑通过三个主动开关加一个二极管的简化结构，相比传统DAHB减少了一个功率开关器件，这直接降低了物料成本和驱动电路复杂度。更...
一种基于耦合电感的新型高升压DC-DC变换器及其在可再生能源中的应用
A New Quadratic High Step-Up DC–DC Converter Based on Coupled Inductors for Renewable Energy Applications
Vafa Marzang · Shirazul Islam · Atif Iqbal · Hasan Mehrjerdi 等5人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2024年11月
本文提出了一种高升压DC-DC变换器拓扑，具有二次电压增益特性，且功率MOSFET承受较低的电压应力。该结构输入输出共地，开关源极直接接地，包含两个开关、三个二极管、四个电容和两个耦合电感。其中一个耦合电感为三绕组，用于提升电压增益并抑制输入电流纹波；另一个为双绕组，进一步提高增益。通过稳态分析推导了输出电压及MOSFET电压应力。该拓扑的关键优势在于利用耦合电感实现平滑的输入电流纹波。文中还与现有先进拓扑进行了对比，并给出了电压增益与电压应力的曲线比较。最后研制了实验样机，在18–48 V宽输...
解读: 该二次型高升压DC-DC变换器技术对阳光电源多条产品线具有应用价值。在ST储能系统中，可用于低压电池簇的升压接入，18-48V宽输入范围契合磷酸铁锂电池组电压波动特性，二次增益特性可减少级联级数；在SG光伏逆变器的前级DC-DC模块中，三绕组耦合电感抑制输入电流纹波的设计可优化MPPT算法性能，降低...
基于耦合电感的高升压交错式DC-DC变换器家族
A Family of High Step-Up Interleaved DC-DC Converters Based on the Coupled Inductors
Darioush Alizadeh · Ebrahim Babaei · Mehran Sabahi · Carlo Cecati · IEEE Transactions on Industrial Electronics · 2024年7月
本文提出了一系列利用耦合电感和二次电压增益的高升压交错式直流 - 直流转换器。所提出的第一个转换器是基于迪克森（Dickson）转换器的改进版本，与改进型迪克森转换器相比，它在保持共地的同时提供了更高的电压增益。所提出的第二个转换器使用了一个额外的二极管，从而实现了比第一个转换器更高的电压增益。所提出的第三个转换器将迪克森转换器和改进型迪克森转换器相结合，以解决改进型迪克森转换器缺乏共地的问题。这些转换器具有诸多优点，包括输入电流连续且纹波小、元件承受的电压应力低以及效率高。本文分析了这些转换器...
解读: 从阳光电源的业务布局来看，这篇论文提出的高升压交错并联DC-DC变换器技术具有重要的战略价值。该技术基于耦合电感和二次电压增益，能够实现高升压比、低输入电流纹波和共地设计，这些特性与我司光伏逆变器和储能系统的核心需求高度契合。 在光伏应用场景中，该技术可有效解决组件串联电压不足的问题，特别适用于分...
基于耦合电感的软开关Boost-Ćuk变换器用于微型逆变器应用
Coupled Inductor-Based Soft-Switched Boost-Ćuk Converter for Microinverter Applications
作者未知 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年1月
本研究提出了一种新型全软开关高升压直流 - 直流转换器。该转换器将具有相同输入电感和金属 - 氧化物 - 半导体场效应晶体管（MOSFET）的升压转换器和 Ćuk 转换器相集成，并采用串联输出直流母线电压。在这种拓扑结构中，由于输出端 Ćuk 电感较小，转换器工作在不连续导电模式，开关可在零电流开关（ZCS）和低电压条件下导通。此外，采用两个耦合电感为所有半导体元件创造相似的电压增益和软开关条件。第一个耦合电感与 Ćuk 二极管串联，可为宽负载和输入电压变化提供平衡的直流母线，并为 Ćuk 二极...
解读: 从阳光电源微型逆变器和分布式光伏业务角度看，这项耦合电感软开关Boost-Ćuk变换器技术具有显著的应用价值。该拓扑通过集成Boost和Ćuk变换器实现高升压比，直接契合组件级微逆变器将30-40V光伏组件电压升压至400V直流母线的核心需求，可有效减少功率级数，提升系统集成度。 技术的核心优势在...
用于燃料电池混合动力汽车的三端口变换器有限控制集模型预测电流控制
Finite Control Set Model Predictive Current Control (FCS-MPCC) of Three-Port Converter for Fuel Cell Hybrid Electric Vehicles
Alonso Lizana · Javier Pereda · Felipe Rubio · Felix Rojas · IEEE Transactions on Vehicular Technology · 2024年10月
燃料电池混合动力汽车（FCEVs）在重载及长续航车辆中具有应用前景，但传统架构需多个变换器协调燃料电池、电池/超级电容与电机间的能量分配，导致系统复杂且损耗增加。本文提出一种仅含6个半导体器件的单级三端口变换器（TPC），集成燃料电池、电池与交流电机的能量管理。采用多变量最优控制策略——有限控制集模型预测电流控制（FCS-MPCC），实现多源功率协同调控与电机驱动。通过定制耦合电感替代原有三个独立电感，有效抑制交流环流，降低电流幅值约20%，提升系统效率与功率密度。实验基于0.5kW样机及城市工...
解读: 该三端口变换器的FCS-MPCC控制技术对阳光电源车载动力系统产品线具有重要参考价值。其单级6开关拓扑实现燃料电池、电池与电机的集成控制，可直接应用于阳光电源OBC充电机及电机驱动系统的架构优化，减少功率级数降低成本。定制耦合电感抑制环流的设计思路可借鉴至ST储能变流器的多端口DC/DC模块，提升功...