基于再生能源系統的高效能電力轉換器設計

　　2 電路工作原理

　　圖2及圖3分別為本文提出一新型低輸出電流漣波升壓型電力轉換器電路及其主要電壓、電流波形。電路的組成，包括一輸入電感器Li，一變壓器T1，兩個半導體開關元件Q1-Q2，一個箝位電容器C1，一個輸出電容器C0，及兩對兩兩串接在一起的整流二極體D1-D2-D3-D4。其中變壓器一次側有兩組繞組P1-P2，二次側有兩組繞組S1-S2，及兩組分別標示為L1-L2的二次側漏感。各組的匝數比，分別為P1：P2：S1：S2=1：1：N：N。

　　為簡化電路的分析，假設：所有的半導體元件為理想；輸入電感器Li值足夠大，因此可視為一理想電流源；箝位電容器C1，一個輸出電容器C0足夠大，因此可視為一理想電壓源；漏感L1=L2。

　　本電路的工作原理，可區分為四個時區間，分別如圖4（a）-（d）所示。

　　（a）T0-T1

　　如圖4（a）所示，閘級控制信號VGS1于T0加諸于半導體開關元件Q1。因此，半導體開關元件Q1和Q2同時被導通，變壓器一次側兩繞組P1-P2因此被短路，導致一次側輸入電壓跨在輸入電感器Li，處于充電狀態，電感電流因而呈線性上升。而在二次側，因整流二極體D1-D4，無法獲得導通的順向偏壓，均呈現關斷狀態。此時，一半的負載電流由輸出電容C0提供，另一半則由箝位電容器C1經由C1（+）-S1-L1-R-S2-L2-C1（-）路徑提供。由于箝位電容器能分攤此一時區間所需要的負載電流，輸出電容的電流漣波得以降低為負載電流的一半。因此，得以選用較小數值的輸出電容器。另外，因為二次側繞組極性相反，跨在此二繞組上的電壓互相抵消，使得箝位電容器的平均電壓被箝制等于輸出電壓值V0。

　　（b）T1-T2

　　如圖4（b）所示，閘級控制信號VGS2于T1被移除。在此一時區間，一次側輸入電壓及電感電壓總和，跨在變壓器一次側P1繞組，經由變壓器二次側繞組S1，整流二極體D1-D2路徑，將大部分的輸入功率傳送到負載。同時，部分的輸入功率也分別對輸出電容C0及箝位電容器C1，經由S1-L1-C0-D2-D1-S1和S2-D2-D1-C1-L2-S2路徑進行充電。此時，二極體D3-D4，分別因D1-D2的導通，而被箝制于輸出電壓值V0。