DC/DC升压隔离变换及控制技术研究
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摘 要：电能是全球应用最为广泛的能源形式，用途广泛，产生、收集电能的方法也是多种多样的，人们日常生活中汲取的电能很少是自然形态的，多是经过稳压器的修补后才进入千家万户的，经过修补，电量会大大衰竭。但随着科学技术发展，催生出dc/dc升压隔离变换技术，使电能从电网到用户间的转换更加和谐，本文主要以DC/DC升压隔离变换器为主要对象进行全面系统的分析，针对隔离升压型变换器的拓扑结构、起动问题、隔离变压器漏感问题、软开关问题和输入电感磁复位问题等进行系统深入的研究，解决这一类拓扑所共有技术问题。
关键词：DC/DC变换器；升压隔离变换技术；升压隔离控制技术
中图分类号：TM46 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 （2014） 04-0000-01
DC/DC也叫直流斩波器，主要功能就是将固定的直流电压转变为可变的直流电压。将直流低压变换成直流高压，同时实现电气隔离就是隔离升压型DC/DC变换器的主要特征。此技术被广泛应用在电动车、地铁和无轨电车的无级变速和控制上，同时使上述控制获得加速平稳、快速响应的性能，并同时收到节约电能的效果。在储能系统和超导储能系统以及新型可再生能源的开发和利用等众多领域具有非常广阔的前景，这种技术现已加入航天电源系统和新能源汽车领域。
一、隔离升压DC/DC变换器变换和控制中存在问题
与Buck（Forward）变换器的电压源变换器相比，DC/DC变换器具有强大的输出容量和飞快的变换效率，以及具有单项功率流，输出电压波纹小的特点，而且作为储能式变压器，能够起到限流的作用，处于过载状态时，可抑制功率开关电流上升速率，使功率开关有足够的时间进行动作，从而保护电路，它的稳定性、可靠性也更高。而电压源变换器在过载状态时，功率开关电流上升率就不能像DC/DC变换器那样进行很好的抑制，使功率开关保护电路的缓冲时间变短。
虽然DC/DC变换器具有诸多优点，但也会存在不完善的地方。
（一）起动问题。升压电感上的电流在刚起动时是无法控制的，因为起动时的输出电压为零，升压电感上与负载之间还存在缓冲，无法传递能量，这样很用以导致损坏。
（二）功率开关管电压应力问题。状态切换时，由于变压器漏感，功率开关管所承受的电压电流应力大大增加，对开关管的损害较大，降低了电路的可靠性。
（三）输入磁感复位问题。变换器停止运行或发生故障时或发生功率开关管突然阻断的情况下，储能电感为了释放能量，需要复位电路，否则会导致电感两段的电压增强，损坏元器件。
二、起动变换研究
（一）串电阻起动。这种起动方法就是在整个电路的串联进一个有电阻和接触器的电路，起动时，接通接触器，电阻就被串联在电路中，起到限制起动电流的作用，然后再断开接触器，使电阻旁路掉，让原有电路恢复正常工作即可。
（二）辅助电路起动。辅助起动电力较为常见的就是正激式，起动时即把能量传送到负载，自己建立输出电压，而后进入正常工作状态。
三、磁复位控制技术研究
变换运行过程中的升压电感，会汲取电源的能量，并在磁场中储存，再把这些能量（不算过程中的消耗）转到负载，待变换器运行停止后，升压电感在变换器运行时汲取的能量必需全部释放，完成磁复位，不然产生出的高电压应力会损坏元器件.能量在通过变压器时，变压器会一边储存一边释放，尽量不把能量留在变压器上，与变压器相同的是，变换器也会存在漏感，漏感时能量不能传给负载，当功率开关关闭，也是与变压器一样需要将能量释放，不然一样会产生高电压应力，损坏零件.都不能进行理想的磁复位.
（一）RCD磁复位。功率开关闭断时，相电感中电流通过的点充电，这样通电过程中的储能就转移到了电容上，然后电容对电阻放电，能量会以电阻发热的形式被消耗掉。且RCD磁复位电路，没有过多复杂结构，且价位低，对变换频率没有太高要求的地方非常合适。
（二）LCD磁复位技术。此方法通过对电路的一系列专业操作，可是变压器产生的漏感能量和磁化能量完全回到电源中，在保留打开方式的同时，使功率开关管实现了零电压关闭，一般适用于开关频率较低的场合。
（三）能量反馈到输入端的绕组复位。这种磁复位电路实际上是让变换器进行反激式的变换，让电路与变压器的同名端相反，当功率开关关闭时，磁化电感中的能量会通过复位绕组的方式返给电源，从而成功完成磁复位。该复位电路的特点是，首先磁化电能可完全回归到电源里，且该技术相对成熟，其次，变压器力的磁化电感不用必须释放，可在电路中循环。
四、软开关控制技术发展
随着社会发展，电子技术不断进步，不论在那个领域，设备的小型化、轻量化、易安装、可携带都是基本要求，但同时一定要思考如何在减小体积和重量的同时，增大DC/DC变换器功率开关频率。当先，变换器主要使用的还是硬开关技术，功率开关工作时是硬开关状态，它存在以下问题：（一）功率开关管在开通或关断瞬间会承受较高的电压冲击，容易对开关管造成损坏。（二）硬开关技术对开关的损耗伤害较大，且开关的次数越多，造成伤害的几率及成倍增加，降低变换效率。而且对开关的损害如果过大会导致功率开关管的温度上升，很大程度上会限制工作频率，并且会导致器件的电流、电压容量超负荷运行。（三）大的di/dt，dv/dt将产生电磁干扰（Electromagnetic Interfere，EMI），很容易导致系统不稳定。（四）为了改善功率开关管的开关条件，可以给它附加缓冲电路，但只是将开关损耗转移到缓冲电路中，系统总的损耗不会减小。同时，增加缓冲电路不仅增加了系统的复杂性，而且提高了成本。
软开关技术的出现正好克服了硬开关存在的技术缺点。软开关技术就是指让功率开关管在不用必须释放电感能量的零负荷条件下开关，开关的损耗理论上为零，技能购机大提升工作频率，又可使开关损耗降到最小，提高了变换效率，使散热器可以减小，从而减小变换器的体积和重量。
五、结束语
本文主要立足于DC/DC变换器升压隔离变换及控制技术研究的关键性技术要求，并考虑到其在工程应用中的实际作用及各方面因素，进行多样的理论分析和实际研究，为实际的工程方案设计提供充足的理论依据，并有待于在关键领域的实际应用中得到验证。
参考文献：
[1]肖文英，戴日光.宽输入高增益隔离升压型DC/DC变换器[J].电源技术，2012（08）：1147-1151.