我校电气与信息工程学院周郁明教授课题组在国际权威期刊发表功率变换器最新研究成果

近日，我校电气与信息工程周郁明教授课题组在国际权威期刊《IEEE Transactions on Power Electronics》（中科院一区，影响因子6.6）发表功率变换器的最新研究成果。我校为论文唯一完成单位，电气与信息工程学院硕士研究生朱宇衡为论文第一作者，周郁明教授和杜益冕博士为论文共同通讯作者。研究工作得到了安徽省自然科学基金等项目的支持。

为了缓解能源危机、环境污染等问题，光伏、燃料电池等新能源技术受到越来越多的学者关注，目前新能源发电的输出电压范围比较宽，因此需要一种具有宽输入电压范围、高效率工作的DC/DC变换器。电流馈电全桥升压DC/DC变换器可将输入电压转换为较高的输出电压，并且能够为输入端提供连续的输入电流和较低的电流纹波，因此被广泛应用于光伏、燃料电池等可再生能源领域。目前，电流馈电全桥升压谐振变换器在零电流开关(ZCS)技术领域的研究已经十分成熟，但随着第三代宽禁带半导体SiC器件的快速发展，ZCS技术已经不能满足SiC器件的应用需求。然而，零电压开关(ZVS)技术在宽输入电流馈电全桥升压DC/DC谐振变换器中仍需要采用辅助电路才能实现，但辅助电路以多倍开关频率工作，使得开关损耗大大增加，变换器效率较低，且必须采用较复杂的控制策略实现ZVS模式。

（宽输入电流馈电全桥升压DC/DC LCL谐振变换器拓扑结构）

（不同输入电压和不同开关频率的实验结果）

（变换器电能变换效率随输入电压变化曲线）

针对上述问题，课题组提出了一种能在输入电压变化范围较宽、输出电压保持恒定下运行的新型宽输入电流馈电全桥升压DC/DC LCL谐振变换器，该谐振变换器采用SiC MOSFET作为功率开关管，通过在功率开关管上并联一个额外的电容来实现变换器在输入电压变化的全范围内实现ZVS工作，保证了变换器的高效率运行。为了保持变换器输出电压恒定，该变换器采用变频控制并保持功率开关管的关断时间恒定。变换器的工作模式可以分为两种，当变换器工作在最优工作模式下时，变换器可以实现零电压导数开关(ZVDS)；在次优工作模式下，变换器输入电压增大、开关频率增加、并联电容的充放电时间减少，变换器可以在输入电压变化的全范围内实现零电压开关(ZVS)。由于频率变化很窄，电路中的循环电流得到了抑制。本研究解决了由功率开关管开关频率远离谐振频率带来的损耗增大问题，变换器能够在输入电压变化的全范围内实现了高效率运行，满足光伏、燃料电池等可再生能源的发展需求。

论文链接：https://ieeexplore.ieee.org/document/10663999

（撰稿：刘航志 周郁明 审核：程木田 沈浩 张苒 黄敏）

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