隨著電動汽車逐步走向高壓化與智能化，車頂光伏作為未來綠色能源補充的重要手段，正受到越來越多的關注。該系統對DC/DC變換器提出了“高升壓比、低輸入紋波、電氣隔離、高效率”四大要求。然而，傳統的高增益變換器往往在器件數量、控制復雜性、系統損耗等方面存在明顯不足，難以兼顧性能與實現難度。
 

圖1 車頂光伏充電系統
 

　　為解決上述問題，上海科技大學信息科學與技術學院智慧電氣科學中心王浩宇教授團隊提出了一種適用于車頂光伏充電系統的單級高升壓比諧振變換器拓撲。該拓撲基于電流型輸入結構，采用兩相交錯工作的準諧振拓撲，實現了紋波電流抑制、諧振軟開關和極簡器件數量的有機統一。
 

圖2 低電流紋波高升壓比諧振轉換器拓撲示意圖
 

　　相比傳統全諧振結構，本方案利用MOSFET漏感與并聯電容在開關周期中局部諧振，實現了主功率開關的零電壓開通(ZVS)和整流二極管的零電流關斷(ZCS)，顯著降低開關損耗。二次側引入的并聯電容則進一步增強了升壓能力，支持低變比磁件實現800 V輸出。由于僅需4個半導體器件、3個磁性元件，整體結構簡單，控制驅動電路低復雜度，極具工程實現潛力。
 

　　研究團隊從時域出發，構建了精確的分段工作模態解析模型，并結合MATLAB數值計算，揭示了諧振電流、電容電壓等關鍵波形的變化規律，進一步明確了ZVS/ZCS實現邊界與拓撲增益范圍。為驗證理論與設計的可行性，團隊搭建了一套700 W、285–303 kHz的車頂光伏變換器實驗平臺，輸入電壓16–18 V，輸出電壓800 V。在滿載條件下，系統峰值效率高95.56%。
 

圖3 實驗樣機
 

　　研究成果以“Low Current Ripple High-Boost Ratio Resonant Converter for Vehicle-Integrated PV Modules”為題，發表在IEEE Transactions on Power Electronics上。信息學院2023級碩士生吳宜涵為論文第一作者，王浩宇教授為通訊作者，上海科技大學為第一完成單位。