探索隔离升压变换器起动控制策略加快隔离升压变换器应用步伐

电气隔离型升压变换器具有高频电气隔离，易于多路输出，输入电流纹波小，负载短路时可靠性高，单级功率变换和良好的输出电压调节能力等优点。适用于有隔离要求的高压多路输出、双向PWM直流变换和单级PFC等场合。在分布式电源、新能源发电及通讯卫星等应用场合得到广泛关注。

为了解决化石能源的日渐枯竭和人类日益增长的能源需求之间的矛盾，随着人类对环境保护意识的增强，发展新能源发电技术已经成为提高国家能源和电力安全的战略需要。电气隔离型升压变换器由于其自身优势，在电动机车燃料电池发电系统、储能系统、太阳能光伏发电系统，风力发电系统等新能源发电领域具有广阔的应用前景。

但是隔离升压变换器存在起动电流过冲问题，若电流过冲的幅值过大，可能导致输入电源压降大，EMI，会造成升压电感饱和以及元器件损坏。起动电流过冲制约了隔离升压变换器的应用，因此有必要研究隔离升压变换器的起动过程，并对起动电流过冲的抑制提出解决思路。

在《中国电机工程学报》（Proceedings of the CSEE）2010年8月第24期发布的《一种双闭环控制隔离Boost变换器起动控制策略》，梁永春博士和严仰光教授对隔离升压变换器起动过程进行了前沿性研究，提出一种新颖的控制策略对隔离升压变换器起动过程进行了优化设计。

通常隔离升压变换器在升压电感上增加起动线圈，以助在起动时建立输出电压。起动线圈只在变换器起动时参与工作，起动结束后即退出工作。通过深入研究隔离升压变换器结构特点和工作原理，论文在升压电感上耦合一个反激线圈构成反激变压器，通过合理设计控制策略，可以改善变换器的起动过程。在提出的控制策略作用下，具有起动电路的隔离升压变换器起动过程分为反激工作、混合工作、升压工作三个工作阶段。在峰值电流控制方法下，输出电压在反激工作阶段从零开始建立。引入基于双变量的混合工作阶段，同时实现了占空比平滑变化和输出电压平滑建立，该控制策略有效地抑制了起动电流过冲。实验结果验证了理论分析的正确性。经优化设计，在该控制策略下，隔离升压变换器起动电流得到抑制，约60ms完成起动过程，极大地缩短了软起动时间。该控制策略显著地改善了隔离升压变换器起动特性。

总体来说，该研究成果提出了基于双变量的混合工作阶段，改善了隔离升压变换器的起动特性，对隔离升压变换器在新能源发电等领域的运用具有直接指导作用，符合我国国民经济可持续发展的战略需要。