低輸入電流漣波KP Zeta直流轉換器之分析與實現

Analysis and Implementation of a Low Input Current Ripple KP Zeta DC Converter

林冠霖(Guan-Lin Lin)

指導教授 ： 邱國珍

國立虎尾科技大學/電機資訊學院/電機工程研究所/碩士(2015年)

摘要

本論文分析與實現一低輸入電流漣波KP Zeta直流轉換器，此轉換器基於國立清華大學潘晴財教授為了紀念其父親 潘恭先生(Mr. Kung Pan)百年冥誕所提之KP直流轉換器。電路架構是在傳統 Zeta型轉換器中加入一輔助電感與一輔助電容所組成。一般降低漣波的方法為增加電感值或提升開關切換頻率，使電流的變化量減少，但這些方法會增加電路的體積或切換損失。本轉換器利用一個零電感電流漣波原理的新觀念，此觀念為在不同的切換工作模式下讓電感兩端的跨壓趨近於零，因此使電感電流趨近於純直流。本轉換器之特點為控制簡單、改善傳統Zeta型輸入電流為脈動式的缺點，且在理想情況下該轉換器的輸入電流為零漣波。實際製作一雛型電路，其規格為輸入電壓為100V、輸出電壓為66V至122V
、額定功率為180W。輸出功率在60W時可達到最高效率93%。最後，在連續導通模式下提出部分實驗波形圖與波德圖，驗證轉換器之穩定性且具有升降壓功能、低輸入電流漣波特性。

關鍵字

KP直流轉換器 ； Zeta轉換器 ； 低輸入電流漣波 ； 升降壓 ； 連續導通模式

並列摘要

In this thesis, analysis and implementation of a low input current ripple KP Zeta dc converter which is based on KP dc converter proposed by National Tsing Hua University professor Ching-Tsai Pan in memory of his father Mr. Kung Pan (K.P.) . The proposed converter is added an auxiliary inductor and capacitor into the traditional Zeta converter. Basically, the method of reducing inductor current ripple is to increase inductor value or switching frequency. However, the two ways increase either volume and weight of the converter or switching loss. The proposed KP converter uses a new principle of zero inductor current ripple (ZICR). The proposed way is to make the voltage across the inductor in different operating modes approach to zero. As a result, the current through inductor can reach pure DC. It has advantages such as simple control and improvement for pulsating input current of the traditional Zeta converter. In ideal case, the converter can achieve zero input current ripple. A prototype with 100V input voltage, 66V to 122V output voltage and 180W rating is implemented. A maximum efficiency of 93% is achieved when the load is 60W. Finally, some experimental results and Bode plots verify the stability, ability of stepping up/down and low current ripple characteristics in CCM mode of the KP converter.

並列關鍵字

KP DC Converter ； Zeta Converter ； Low Input Current Ripple ； Step Up/Down ； Continuous Conduction Mode

參考文獻

[27] 吳姍蓉， “低輸出電壓漣波升降壓型KP直流轉換器之分析與建模” 國立清華大學碩士論文，中華民國一百零三年七月。

[28] 林孟欣， “低輸入電流漣波升降壓型KP直流轉換器之分析與建模” 國立清華大學碩士論文，中華民國一百零三年七月。

[26] 陳定崙， “升壓型KP直流轉換器之分析與建模” 國立清華大學碩士論文，中華民國一百零三年七月。

[25] 沈煒傑， “降壓型KP直流轉換器之分析與建模” 國立清華大學碩士論文，中華民國一百零三年七月。

[24] 鄭明杰， “應用於光伏系統之零輸入電流漣波邱克轉換器” 國立清華大學碩士論文，中華民國九十八年七月。