随着目前人类的快速发展，对能源的依赖越来越高；目前世界上主要国家都在积极推进能源结构改革，优化能源构成。以光伏发电、风力发电、燃料电池等为代表的绿色能源并网发电技术在近些年得到了快速发展。

以光伏并网发电系统为例，目前广泛应用的光伏电池板其输出电压在DC12~100V，不能满足高压并网的需求，因此需要经过升压直流变换器提高电压后再连接并网逆变器等直流负载。近年来，各大院校和研究院对高升压比的直流变换器的拓扑结构、控制理论等进行了大量研究。

传统提高变换器电压增益的主要方法有以下四种：

①通过变换器级联和组合来提高变换器增益，其应用的开关管二极管数量较多、成本较高、器件损耗较大、可靠性较低；

②应用开关电感模块代替升压变换器中的电感来实现变换器电压增益的提高，但其开关管电压应力较高、开关管损耗较大；

③采用开关电容来增加电压增益，其不足在于调节范围较小，一般只能整倍数输出；

④采用变压器或耦合电感提高变换器增益，通过调节变压器和电感的匝比提升变换器增益，但也存在开关管电压应力较高的缺点。

有学者介绍了一种带中心抽头的耦合电感变换器，通过调节耦合电感匝比可以大幅提高变换器电压增益，但由于其耦合电感为中心抽头，制作难度较高，且当耦合电感匝数比较大时，耦合电感一次电流较大，容易造成磁芯保护，因此在实际应用中其电压增益不能太高。

磁集成技术目前在直流变换器中应用较为广泛，有学者通过对组合Cuk变换器的分析，证明磁集成技术可以减小磁件体积、减小电感电流纹波且降低磁件损耗。有学者提出一种新型磁集成高增益变换器，但由于其应用了开关电感单元和开关电容单元，二极管数量较多导致效率较低。

通过对文献的研究，辽宁工程技术大学等单位的科研人员提出一种新型磁集成高增益耦合电感倍压Boost变换器。变换器拓扑采用有源开关电感结构和耦合电感倍压结构相结合的方式，通过改变耦合电感匝数比提高电压增益，并对变换器中电感进行磁集成。重点分析变换器的工作模态，推导电压增益、开关管和二极管电压电流应力，分析漏感对变换器的影响。

图1 新型变换器拓扑演变

图2 耦合电感与样机实验平台

新变换器具有以下优点：

1）具有更宽的电压调节范围，通过调节两个耦合电感的匝比使变换器具有更高的电压增益，可以灵活地适应各种工作要求；

2）相较于传统变换器，在提高电压增益的同时，减小了开关管和二极管的电压应力，能有效减少开关管的损耗；

3）通过磁集成减小电感电流纹波、提高变换器效率、减小磁件体积；

4）给出了变换器的改进方式，通过在变换器拓扑中加入漏感吸收电容或钳位二极管实现对变换器漏感影响的抑制。

以上研究成果发表在2020年《电工技术学报》增刊2上，论文标题为“一种新型磁集成高增益耦合电感倍压Boost变换器”，作者为李洪珠、刘飞扬 等。