基于再生能源系统的高效能电力转换器设计

3 实验结果显示

为验证本文所提出的一新型低输出电流涟波升压型电力转换器，将以16-24V低输入电压，200V输出电压及320W输出功率为规格，进行一雏形电路实验，验证此一电路架构的可行性及其电气性能。其规格、主要选用元件及参数条列于表1。

图5（a）及图5（b）所示为所提出的新型低输出电流涟波升压型电力转换器，分别在高输入电压、轻载工作状况及低输入电压、满载工作状况的主要电压及电流波形。各国中的第三、四组波形分别为VDS1及VDS2电压，都被箝制在2V0/N（53V）。虽然，二极体D2及D4的波形没有显示。但透过第五、六组的波形，可以读到或计算D1-D4分别箝制在V0。

        依照电路分析结果，本电路具有低输出电流涟波的优点，此一特性可以从实验得到验证。图6为操作于低输入电压16V，满载320W的工作条件下的实验波形。其中第四组波形显示输出电压涟波满足0.5V的电气规格。而第三及第五组的波形。其中第四组波形显示输出电压涟波满足0.5V的电气规格。而第三及第五组的波形，分别为箝位电容C1，及输出电容C0的电流波形IO1，ICO的波形，显示在输入电感储能阶段，输出电容因有箝位电容的协助，只需要提供一半的输出电流。因此，输出电容值可以选用68uF/450V；相较于传统的中间抽头的全波整流，若为满足同样的规格，必须使用的330uF/450V，明显地有减少空间需求及降低成本的优势。

图7为本电路在不同的输入电压及不同的负载电流下，功率级电路的效率量测数据。由于本电路高输入电流及高输出电压的应用，低输入电压反而因导通损耗增加，效率较低。而最大的效率，为工作于最高输入电压3/4满载电流的工作状况下获得，可达到92.19%。

　　4 结语

本文太阳能及燃料电池等再生能源电力系统在现实中的广大应用前景，提出一新型低电流涟波升压型电力转换器。由于本电路利用输入电感提供的升压功能，因此得以使用较小匝数比（15：2=7.5）的变压器，达成高输出电压的增益（200/16=12.5）的电气规格；也因匝数比下降，变压器绕制所产生杂散感抗及容抗值随之降低，因而改善电力转换器的性能。同时，因箝位电容器兼具漏感能量的回收及二极体电压的箝位功能，整流二极体没有因高压变压器二次侧的漏感，产生电压突波，得以选用低电压的二极体，而降低导通损失；又因输出电流涟波的降低，得以选用较低数值的输出电容器，节省空间及成本。